CN102063057B - 一种微机械谐振式器件闭环驱动用的pid控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其与一乘法器、一微机械谐振式器件、一前置读出电路、一滤波器和一幅度提取器构成一微机械谐振式器件闭环***，其特征在于：所述PID控制装置由两个PID控制器和至少一个加法器构成，所述PID控制装置的输入端连接所述幅度提取器的输出端，所述PID控制装置的输出端连接所述幅度提取器的输入端。本发明能够使微机械谐振式器件的闭环***同时满足跟踪性能和抗干扰性能，适用于谐振式微悬臂梁、微谐振器、微机械陀螺和谐振式微加速度计等微机械谐振式器件的闭环驱动控制。

Description

一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置

技术领域

本发明涉及一种PID(Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分)控制器，特别是关于一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置。

背景技术

微机械谐振式器件采用微电子加工工艺制成，其特征尺寸为微米量级，具有体积小、成本低、适于批量加工和易于与ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)集成的优点。微机械谐振式器件一般要求其工作在自身的固有谐振频率处，以获得最大的振动幅度。目前，使微机械谐振式器件进行谐振的驱动***包括微机械谐振式器件开环***(下文均称为：“开环***”)和微机械谐振式器件闭环***(下文均称为：“闭环***”)，前者采用开环驱动方式，该驱动方式不能抑制驱动控制***的参数变化，容易带来振动幅度的改变，因此开环***只能应用在精度要求不高的场合。闭环***采用闭环驱动方式，该驱动方式不但可以实时跟踪微机械谐振式器件的谐振频率，而且还可以使振动幅度稳定。

如图1、图2所示，现有的闭环***包括由一微机械谐振式器件1、一前置读出电路2、一滤波器3、一幅度提取器4、一单自由度PID控制装置5和一乘法器6构成的一串联电路，且滤波器3的输出端连接乘法器6的输入端。其中，如图2所示，微机械谐振式器件1包括一驱动结构101、一可动谐振结构102和一振动拾取结构103。单自由度PID控制装置5包括一加法器501和一PID控制器502。

闭环***工作时，首先在加法器501中预先设置一振动幅度标准值R。驱动结构101上施加驱动电压后，产生一静电驱动力F_el。静电驱动力F_el施加到可动谐振结构102上，使可动谐振结构102振动而产生一位移变化量。该位移变化量通过振动拾取结构103转变成电容变化量，电容变化量再输送至前置读出电路2。前置读出电路2将电容变化量转换为电压变化量，以获得可动谐振结构102的振动信息，并将电压变化量输送给滤波器3。滤波器3接收前置读出电路2输出的电压变化量，并将电压变化量中的谐振频率以外的信号进行滤除，输出一振动电压信号A。振动电压信号A通过幅度提取器4后，获得一振动幅度B，并输入加法器501中。加法器501将预先设置的振动幅度标准值R与振动幅度B进行比较，得到一振动幅度差值C。振动幅度差值C输入PID控制器502中，PID控制器502将振动幅度差值C转换成振动幅度控制信号D。振动幅度控制信号D输入乘法器6，同时，滤波器3向乘法器6中输入振动电压信号A。乘法器6利用振动幅度控制信号D来调节振动电压信号A，得到一驱动电压V，输送给微机械谐振式器件1中的驱动结构101，从而实现了整个闭环控制。这种闭环控制方法可以使微机械谐振式器件1在其谐振频率处振动，同时保持恒定幅度振动。

如图3所示，设定：从振动幅度控制信号D到幅度提取器4输出的振动幅度B之间的等效传递函数为P(s)，从振动幅度标准值R到幅度提取器4输出的振动幅度B之间的传递函数G₁(s)为：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}---\left(1\right)$

G₁(s)体现整个闭环***的跟踪特性。

从扰动幅度值d到幅度提取器4输出的振动幅度B之间的传递函数G₂(s)为：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}---\left(2\right)$

G₂(s)体现整个闭环***的抗扰动特性。

其中，PID控制器502中控制函数为：

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s---\left(3\right)$

公式(3)中，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

在使用闭环***前，需要对单自由度PID控制装置5的参数进行调节。如果先调节PID控制装置5的参数使闭环***的环路满足跟踪特性，即调节公式(1)，此时闭环***的扰动特性随之确定，而不能进行调节。如果先调节PID控制装置5的参数使闭环***的环路满足扰动特性，即调节公式(2)，此时闭环***的跟踪特性随之确定，而不能进行调节。也就是说，单自由度PID控制装置5不能同时调节跟踪特性和抗扰动特性。

目前公开的采用单自由度控制方式的PID控制装置有：中国专利CN1299427C和韩国文献W.T.Sung，S.Sung，J.Y.Lee，T.Kang，Y.J.Lee and J.G.Lee，“Development of a lateral velocity-controlled MEMS vibratory gyroscope andits performance test，”J.Micromech.Microeng.vol.18，May，2008，二者均采用了单自由度PI控制器，而且仅有比例和积分两个参数可以调节，但是二者对跟踪特性的调节能力有限。中国文献J.Cui，X.Z.Chi，H.T.Ding，L.T.Lin，Z.C.Yangand G.Z.Yan，“Transient response and stability of the AGC-PI closed-loopcontrolled  MEMS vibratory gyroscopes，”Journal of Micromechanics andMicroengineering，vol.19，Dec 2009，对各项暂态指标进行了详细分析，通过调节控制器参数来改善跟踪特性，但是仍然不能兼顾抗扰动性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种使微机械谐振式器件的闭环***同时满足跟踪性能和抗干扰性能的微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其与一乘法器、一微机械谐振式器件、一前置读出电路、一滤波器和一幅度提取器构成一微机械谐振式器件闭环***，其特征在于：所述PID控制装置由两个PID控制器和至少一个加法器构成，所述PID控制装置的输入端连接所述幅度提取器的输出端，所述PID控制装置的输出端连接所述幅度提取器的输入端。

两个所述PID控制器为第一PID控制器和第二PID控制器，所述加法器包括第一加法器和第二加法器；其中，所述第一加法器、第一PID控制器和第二加法器串联连接，所述第二PID控制器的输出端连接所述第二加法器的输入端；所述幅度提取器的输出端连接所述第一加法器和第二PID控制器的输入端；所述第一加法器中预先设置有一振动幅度标准值，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C₁(s)、C₂(s)；所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

$C_1\left(s\right)=\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s;$

$C_2\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s;$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

两个所述PID控制器为第一PID控制器和第二PID控制器；其中，所述第一PID控制器、加法器和第二PID控制器串联连接，所述幅度提取器的输出端连接加法器的输入端；一振动幅度标准值通过所述第一PID控制器预先设置在所述加法器中，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C₁(s)、C(s)；所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

$C_1\left(s\right)=\frac{\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s}{K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s}$

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

两个所述PID控制器包括第一PID控制器和第二PID控制器，所述加法器包括第一加法器和第二加法器；其中，第一加法器、第一PID控制器和第二加法器串联连接；所述第二PID控制器的输入端连接所述第一加法器的输入端，输出端连接所述第二加法器的输入端；所述幅度提取器的输出端连接所述第一加法器的输入端；所述第一加法器中预先设置一振动幅度标准值，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C(s)、C₁(s)；所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)[C\left(s\right)-C_1\left(s\right)]}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s$

$C_1\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在闭环***设置了包含两个PID控制器的二自由度PID控制装置，并分别在PID控制器中设置相应的传递函数，若调节设置在PID控制器中传递函数的参数，就可以调节并确定微机械谐振式器件闭环***的跟踪特性；若直接调节输入二自由度PID控制装置的振动幅度标准值与幅度提取器输出的振动幅度，就可以确定闭环***的抗扰动性能，也就是说，本发明的二自由度PID控制装置使闭环***的跟踪特性和抗干扰特性的关联大大降低，因此能够兼顾跟踪特性和抗扰动性能。本发明适用于谐振式微悬臂梁、微谐振器、微机械陀螺和谐振式微加速度计等微机械谐振式器件的闭环驱动控制。

附图说明

图1是现有的单自由度PID控制器的闭环***结构示意图

图2是现有的闭环***中微机械谐振式器件的结构示意图

图3是图1的原理框图

图4是本发明实施例1的结构示意图

图5是本发明实施例1的原理框图

图6是本发明实施例2的结构示意图

图7是本发明实施例2的原理框图

图8是本发明实施例3的结构示意图

图9是本发明实施例3的原理框图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供了一种二自由度PID控制装置，其不仅能够改善闭环***的跟踪特性，而且能同时满足抗干扰性能，下面列举三个具体实施例对本发明进行更为详细的说明。

实施例1：

如图4所示，本实施例的二自由度PID控制装置7包括第一加法器701、第二加法器702、第一PID控制器703和第二PID控制器704。其中，第一加法器701、第一PID控制器703和第二加法器702串联连接，第二PID控制器704的输出端连接第二加法器702的输入端；幅度提取器4的输出端连接第一加法器701和第二PID控制器704的输入端。振动幅度标准值R预先设置在第一加法器701中，而且，振动幅度标准值R与幅度提取器4输出的振动幅度B之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}---\left(4\right)$

公式(4)可以用来评价闭环***的跟踪特性。

第一PID控制器703中预先设置有传递函数为：

$C_1\left(s\right)=\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s---\left(5\right)$

第二PID控制器704中预先设置有传递函数为：

$C_2\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s---\left(6\right)$

从扰动幅度值d到振动幅度B之间的传递函数为：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}---\left(7\right)$

公式(7)可以用来评价整个闭环***的抗扰动特性，公式(5)和(6)中的α和β为本发明二自由度PID控制装置7的调节系数，二者的取值范围均为闭区间[0，1]。

如图2、图4、图5所示，本实施例的闭环***工作时，首先在加法器501中预先设置一振动幅度标准值R。微机械谐振式器件1的驱动结构101上施加驱动电压后，产生静电驱动力F_el，施加到可动谐振结构102上。可动谐振结构102因振动产生位移变化量，该位移变化量通过振动拾取结构103转变成电容变化量。电容变化量再依次输送至前置读出电路2和滤波器3，滤波器3输出振动电压信号A。该振动电压信号A输入幅度提取器4，之后由幅度提取器4从振动电压信号A提取出振动幅度B，输入第一加法器701。

第一加法器701将预先设置的振动幅度标准值R与振动幅度B进行比较，得到一振动幅度差值C。振动幅度差值C分别输入第一、二PID控制器703、704，由第一PID控制器703计算得到一振动幅度控制信号F1，由第二PID控制器704计算得到一振动幅度控制信号F2。振动幅度控制信号F1、F2均输入第二加法器702，由第二加法器702将振动幅度控制信号F1、F2相减，得到一振动幅度控制信号差值ΔF。振动幅度控制信号差值ΔF和扰动幅度值d均输入一加法器10叠加后，输入乘法器6。乘法器6利用叠加后的振动幅度控制信号差值ΔF和扰动幅度值d，调节振动电压信号A，得到一驱动电压V。驱动电压V输送给微机械谐振式器件1中的驱动结构101，从而实现了整个闭环控制。

本实施例的闭环控制方法可以使微机械谐振式器件1在其谐振频率处振动，并保持恒定幅度振动。由于采用了二自由度PID控制装置7，闭环***的跟踪特性和抗干扰特性可以同时得到满足，具体体现在：在调节二自由度PID控制装置7的参数时，首先，按照常规单自由度PID控制器的调节方法先调节公式(7)，能够使闭环***具有一定的抗干扰特性。然后，通过调节二自由度PID控制装置7的调节系数α和β，即公式(5)和(6)中的α和β，能够使闭环***形成的环路满足跟踪特性要求。由公式(4)和(7)可知，与常规单自由度PID控制装置5相比，二自由度PID控制装置7可以使跟踪特性和抗干扰特性的关联大大降低，进而兼顾了跟踪特性和抗扰动特性。

实施例2：

如图6所示，本实施例的二自由度PID控制装置8包括第一PID控制器801、第二PID控制器802以及一个加法器803。其中，第一PID控制器801、加法器803和第二PID控制器802串联连接，幅度提取器4的输出端连接加法器803的输入端。振动幅度标准值R通过第一PID控制器801预先设置在加法器803中，振动幅度标准值R与幅度提取器4输出的振动幅度B之间的函数关系式为：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}---\left(9\right)$

公式(9)可以用来评价闭环***的跟踪特性。

第一PID控制器801中预先设置有传递函数为：

$C_1\left(s\right)=\frac{\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s}{K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s}---\left(10\right)$

第二PID控制器802中预先设置有传递函数为公式(3)：

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s$

扰动幅度值d到振动幅度B之间的传递函数为：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}---\left(11\right)$

公式(11)可以用来评价整个闭环***的抗扰动特性，公式(10)中的α和β为本发明二自由度PID控制装置8的调节系数，二者的取值范围均为闭区间[0，1]。

如图2、图6、图7所示，本实施例的闭环***工作时，首先将振动幅度标准值R通过第一PID控制器801得到滤波后的一振动幅度控制信号R1，并输入加法器803中。微机械谐振式器件1的驱动结构101上施加驱动电压后，产生静电驱动力F_el，施加到可动谐振结构102上。可动谐振结构102因振动产生位移变化量，该位移变化量通过振动拾取结构103转变成电容变化量。电容变化量再依次输送至前置读出电路2和滤波器3，滤波器3输出振动电压信号A。该振动电压信号A输入幅度提取器4，之后由幅度提取器4从振动电压信号A提取出振动幅度B，输入加法器803。

加法器803将经第一PID控制器801滤波后的振动幅度控制信号R1与振动幅度B进行比较，得到一振动幅度差值C。振动幅度差值C输入第二PID控制器802，由第二PID控制器802计算得到一振动幅度控制信号F1。振动幅度控制信号F1和扰动幅度值d均输入一加法器10叠加后，输入乘法器6。乘法器6利用叠加后的振动幅度控制信号F1和扰动幅度值d，调节振动电压信号A，得到一驱动电压V。驱动电压V输送给微机械谐振式器件1中的驱动结构101，从而实现了整个闭环控制。

本实施例的闭环控制方法可以使微机械谐振式器件在其谐振频率处振动，并保持恒定幅度振动。由于采用了二自由度PID控制装置8，闭环***的跟踪特性和抗干扰特性同时可以得到满足，具体体现在：在调节二自由度PID控制装置8的参数时，首先，按照常规单自由度PID控制器5的调节方法先调节公式(11)，能够使闭环***具有一定的抗干扰特性。然后，通过调节二自由度PID控制装置8的调节系数α和β，即公式(10)中的α和β，能够使闭环***的环路满足跟踪特性要求。由公式(9)和(11)可知，与常规单自由度PID控制装置5相比，二自由度PID控制装置8可以使跟踪特性和抗干扰特性的关联大大降低，进而兼顾了跟踪特性和抗扰动性能。

实施例3：

如图8、图9所示，本实施例的二自由度PID控制装置9包括第一PID控制器901、第二PID控制器902、第一加法器903和第二加法器904。其中，第一加法器903、第一PID控制器901和第二加法器904串联连接，第二PID控制器902的输入端连接第一加法器903的输入端，输出端连接第二加法器904的输入端，幅度提取器4的输出端连接第一加法器903的输入端。振动幅度标准值R预先设置在第一加法器903中，振动幅度标准值R与幅度提取器4输出的振动幅度B之间的函数关系式为：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)[C\left(s\right)-C_1\left(s\right)]}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}---\left(12\right)$

公式(12)可以用来评价闭环***的跟踪特性。

第一PID控制器901中预先设置有传递函数为公式(3)：

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s$

第二PID控制器902中预先设置有传递函数为：

$C_1\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s---\left(13\right)$

扰动幅度值d到振动幅度B之间的传递函数为公式(11)：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

公式(11)可以用来评价整个闭环***的抗扰动特性，公式(13)中的α和β为本发明二自由度PID控制装置9的调节系数，二者的取值范围均为闭区间[0，1]。

本实施例的闭环***工作时，首先将振动幅度标准值R通过第二PID控制器902得到一振动幅度控制信号F2，并输入第二加法器904中。微机械谐振式器件1的驱动结构101上施加驱动电压后，产生静电驱动力F_el，施加到可动谐振结构102上。可动谐振结构102因振动产生位移变化量，该位移变化量通过振动拾取结构103转变成电容变化量。电容变化量再依次输送至前置读出电路2和滤波器3，滤波器3输出振动电压信号A。该振动电压信号A输入幅度提取器4，之后由幅度提取器4从振动电压信号A提取出振动幅度B，输入第一加法器903。

第一加法器903将振动幅度标准值R与振动幅度B进行比较，得到一振动幅度差值C。振动幅度差值C输入第一PID控制器901，由第一PID控制器901计算得到一振动幅度控制信号F1，振动幅度控制信号F1、F2均输入第二加法器904，由第二加法器904将振动幅度控制信号F1、F2相减，得到振动幅度控制信号差值ΔF。振动幅度控制信号差值ΔF和扰动幅度值d均输入一加法器10叠加后，输入乘法器6。乘法器6利用叠加后的振动幅度控制信号差值ΔF和扰动幅度值d，调节振动电压信号A，得到一驱动电压V。驱动电压V输送给微机械谐振式器件1中的驱动结构101，从而实现了整个闭环控制。

本实施例的闭环控制方法可以使微机械谐振式器件1在其谐振频率处振动，并保持恒定幅度振动。由于采用了二自由度PID控制装置9，闭环***可以同时满足跟踪特性和抗干扰特性，具体体现在：在调节二自由度PID控制装置9的参数时，首先，按照常规单自由度PID控制器5的调节方法先调节公式(11)，能够使闭环***具有一定的抗干扰特性。然后，通过调节二自由度PID控制装置8的调节系数α和β，即公式(13)中的α和β，能够使闭环***的环路满足跟踪特性要求。由公式(11)和(12)可知，与常规单自由度PID控制装置5相比，二自由度PID控制装置8可以使跟踪特性和抗干扰特性的关联大大降低，进而兼顾了跟踪特性和抗扰动性能。

上述各实施例中，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其与一乘法器、一微机械谐振式器件、一前置读出电路、一滤波器和一幅度提取器构成一微机械谐振式器件闭环***，其特征在于：所述PID控制装置由两个PID控制器和至少一个加法器构成，所述PID控制装置的输入端连接所述幅度提取器的输出端，所述PID控制装置的输出端连接所述幅度提取器的输入端；

两个所述PID控制器为第一PID控制器和第二PID控制器，所述加法器包括第一加法器和第二加法器；其中，所述第一加法器、第一PID控制器和第二加法器串联连接，所述第二PID控制器的输出端连接所述第二加法器的输入端；所述幅度提取器的输出端连接所述第一加法器和第二PID控制器的输入端；所述第一加法器中预先设置有一振动幅度标准值，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C₁(s)、C₂(s)；

所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)[C_1\left(s\right)+C_2\left(s\right)]+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

2.如权利要求1所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：

$C_1\left(s\right)=\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s;$

$C_2\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s;$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

3.如权利要求2所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

4.一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其与一乘法器、一微机械谐振式器件、一前置读出电路、一滤波器和一幅度提取器构成一微机械谐振式器件闭环***，其特征在于：所述PID控制装置由两个PID控制器和至少一个加法器构成，所述PID控制装置的输入端连接所述幅度提取器的输出端，所述PID控制装置的输出端连接所述幅度提取器的输入端；

两个所述PID控制器为第一PID控制器和第二PID控制器；其中，所述第一PID控制器、加法器和第二PID控制器串联连接，所述幅度提取器的输出端连接加法器的输入端；一振动幅度标准值通过所述第一PID控制器预先设置在所述加法器中，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C₁(s)、C(s)；

所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)C\left(s\right)C_1\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

5.如权利要求4所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：

$C_1\left(s\right)=\frac{\mathrm{\α}{K}_p+\frac{K_i}{s}+\mathrm{\β}{K}_{d}s}{K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s}$

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}+K_{d}s$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

6.如权利要求5所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

7.一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其与一乘法器、一微机械谐振式器件、一前置读出电路、一滤波器和一幅度提取器构成一微机械谐振式器件闭环***，其特征在于：所述PID控制装置由两个PID控制器和至少一个加法器构成，所述PID控制装置的输入端连接所述幅度提取器的输出端，所述PID控制装置的输出端连接所述幅度提取器的输入端；

两个所述PID控制器为第一PID控制器和第二PID控制器，所述加法器包括第一加法器和第二加法器；其中，第一加法器、第一PID控制器和第二加法器串联连接；所述第二PID控制器的输入端连接所述第一加法器的输入端，输出端连接所述第二加法器的输入端；所述幅度提取器的输出端连接所述第一加法器的输入端；所述第一加法器中预先设置一振动幅度标准值，第一、二PID控制器中分别预先设置有传递函数C(s)、C₁(s)；

所述振动幅度标准值与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的函数关系满足：

$G_1\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)[C\left(s\right)-C_1\left(s\right)]}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

所述幅度提取器输出的振动幅度与扰动幅度值之间的函数关系满足：

$G_2\left(s\right)=\frac{P\left(s\right)}{P\left(s\right)C\left(s\right)+1}$

式中，P(s)是所述PID控制装置输出的振动幅度控制信号与所述幅度提取器输出的振动幅度之间的等效传递函数。

8.如权利要求7所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：

$C\left(s\right)=K_p+\frac{K_i}{s}{+K}_{d}s$

$C_1\left(s\right)=(1-\mathrm{\α})K_p+\frac{K_i}{s}+(1-\mathrm{\β})K_{d}s$

其中，α和β为所述PID控制装置的调节系数，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，K_d为微分调节系数，s为拉普拉斯算子。

9.如权利要求8所述的一种微机械谐振式器件闭环驱动用的PID控制装置，其特征在于：所述α和β的取值范围均为闭区间[0，1]。

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