NO336851B1 - Fremgangsmåte for å kompensere en nullpunktsfeil i et vibrerende gyroskop. - Google Patents
Fremgangsmåte for å kompensere en nullpunktsfeil i et vibrerende gyroskop. Download PDFInfo
- Publication number
- NO336851B1 NO336851B1 NO20053904A NO20053904A NO336851B1 NO 336851 B1 NO336851 B1 NO 336851B1 NO 20053904 A NO20053904 A NO 20053904A NO 20053904 A NO20053904 A NO 20053904A NO 336851 B1 NO336851 B1 NO 336851B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- signal
- control loop
- oscillation
- frequency
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 57
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 19
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Det beskrives en fremgangsmåte for å bestemme nullfeilen for et coriolisgyroskop (1'), hvor frekvensen for den målte oscilleringen blir modulert, og utgangssignalet fra en rotasjonshastighetsreguleringssløyfe eller kvadraturreguleringssløyfe for coriolisgyroskop (1') blir demodulert synkront med frekvensmoduleringen av den målte oscilleringen for å frembringe et hjelpesignal som er et mål på nullfeilen, og et kompenseringssignal blir produsert, og blir videreført til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen eller kvadraturreguleringssløyfen, som med kompenseringssignalet blir styrt slik at størrelsen på hjelpesignalet blir så liten som mulig.
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop.
Coriolisgyroskop (også kalt vibrasjonsgyroskop) blir anvendt i økt grad for navigeringsformål. Coriolisgyroskop har et massesystem som fås til å oscillere. Denne oscilleringen er vanligvis en overlagring av et stort antall individuelle oscilleringer. Disse individuelle oscilleringene av massesystemet først og fremst uavhengig av hverandre og kan refereres abstrakt til som "resonatorer". Minst to resonatorer kreves for drift av et vibrasjonsgyroskop: én av disse resonatorene (den første resonatoren) blir kunstig stimulert til å oscillere, og dette refereres til i den etterfølgende beskrivelsen som den "stimulerende oscilleringen". Den andre resonatoren (den andre resonator) blir stimulert til å oscillere kun når vibrasjons-gyroskopet blir flyttet/rotert. Dette er fordi corioliskrefter forekommer i dette tilfellet, som kobler den første resonatoren til den andre resonatoren, absorberer energi fra den stimulerende oscilleringen for den første resonatoren, og overfører dette til den målte oscilleringen for den andre resonatoren. Oscilleringen av den andre resonatoren blir referert til i den etterfølgende beskrivelsen til som den "målte oscilleringen". For å kunne bestemme bevegelser (særlig rotasjoner) for coriolisgyroskopet blir den målte oscilleringen hentet ut, og et tilsvarende målt signal (for eksempel signalet for den uthentede målte oscilleringen) blir undersøkt for å bestemme om forandringer har forekommet i amplituden for den målte oscilleringen, som representerer et mål på rotasjonen for coriolisgyroskopet. Coriolisgyroskop kan implementeres både som åpne systemer eller lukkede systemer. I et lukket system blir amplituden for den målte oscilleringen kontinuerlig tilbakestilt til en fast verdi - fortrinnsvis null - via respektive reguleringssløyfer.
Ett eksempel for en lukket versjon av et coriolisgyroskop vil bli beskrevet i den etterfølgende beskrivelse med henvisning til figur 2 for å illustrere videre fremgangsmåten for drift av et coriolisgyroskop.
Et coriolisgyroskop 1 slik som dette har et massesystem 2 som kan fås til å oscillere og blir også referert til i den følgende beskrivelse som en "resonator". En forskjell må trekkes mellom dette uttrykket og de "abstrakte" resonatorene som ble nevnt ovenfor, som representerer individuelle oscilleringerfor den "reelle" resonatoren. Som allerede nevnt kan resonatoren 2 ses på som et system som utgjør to "resonatorer" (den første resonatoren 3 og den andre resonatoren 4). Både den første og den andre resonatoren 3, 4 er hver koblet til en kraftsensor (ikke vist) og til et avlyttingssystem (ikke vist). Støyen som blir produsert av kraftsensorene og avlyttingssystemene blir indikert skjematisk her av Støyl (henvisningstall 5) og Støy2 (henvisningstall 6).
Coriolisgyroskopet 1 har videre fire reguleringssløyfer:
En første reguleringssløyfe blir anvendt til å styre den stimulerende oscilleringen (dvs. frekvensen for den første resonatoren 3) ved en bestemt frekvens (resonansfrekvens). Den første reguleringssløyfen har en første demodulator 7, et første lavpassfilter 8, en frekvensregulator 9, en VCO (spenningsstyrt oscillator) 10 og en første modulator 11.
En andre reguleringssløyfe blir anvendt til å styre den stimulerende oscilleringen ved konstant amplitude, og har en andre demodulator 12, et andre lavpassfilter 13 og en amplituderegulator 14.
En tredje og en fjerde reguleringssløyfe blir anvendt til å tilbakestille de kreftene som stimulerer den målte oscilleringen. I dette tilfellet har den tredje regulerings-sløyfen en tredje demodulator 15, et tredje lavpassfilter 16, en kvadraturregulator 17 og en tredje modulator 22. Den fjerde reguleringssløyfen omfatter en fjerde demodulator 19, et fjerde lavpassfilter 20, en rotasjonshastighetsregulator21 og en andre modulator 18.
Den første resonatoren 3 blir stimulert ved sin resonansfrekvens©1. Den resultantstimulerende oscilleringen blir avlyttet, blir fasedemodulert ved hjelp av den første demodulatoren 7, og en demodulert signalkomponent blir tilført det første lavpassfilteret 8, som fjerner sumfrekvensene fra det. Det avlyttede signalet blir også referert til i den etterfølgende teksten som det stimulerende oscillerende avlyttede signalet. Et utsignal fra det første lavpassfilteret 8 blir sendt til en frekvensregulator 9 som styrer VCOen 10 som en funksjon av signalet som tilføres til den, slik at den aktive komponenten i hovedsak drives til null. For dette formålet sender VCOen 10 et signal til den første modulatoren 11, som selv styrer en kraftsensor slik at en stimulerende kraft blir påført den første resonatoren 3. Dersom den aktive komponenten er null oscillerer den første resonatoren 3 ved sin resonansfrekvens©1. Det skal nevnes at alle modulatorene og demodulator-ene blir drevet på grunnlag av denne resonansfrekvens©1.
Det stimulerende oscillerende avlyttede signalet blir også tilført den andre reguleringssløyfen og blir demodulert av den andre demodulatoren 12, hvilket utsignal blir i tur og orden tilført amplituderegulatoren 14. Amplituderegulatoren 14 styrer den første modulatoren 11 som en funksjon av dette signalet og av en nominell amplitudesensor 23, slik at den første resonatoren 3 oscillerer ved en konstant amplitude (dvs. at den stimulerende oscilleringen har en konstant amplitude).
Som har blitt nevnt allerede forekommer corioliskrefter - indikert som termen FC cos(©1t) i tegningen - ved bevegelse/rotasjon av coriolisgyroskopet 1, som kobler den første resonatoren 3 til den andre resonatoren 4, og derfor får den andre resonatoren 4 til å oscillere. En resultantmålt oscillering ved frekvensen©2 blir avlyttet, slik at et tilsvarende målt oscillerende avlyttet signal (målt signal) blir tilført både den tredje og den fjerde reguleringssløyfen. I den tredje regulerings-sløyfen blir dette signalet demodulert av den tredje demodulatoren 15, sum-frekvenser blir fjernet av det tredje lavpassfilteret 16, og signalet fra lavpassfilteret blir tilført kvadraturregulatoren 17, hvilket utsignal blir sendt til den tredje modulatoren 22 for å tilbakestille tilsvarende kvadraturkomponenter for det målte signalet. Tilsvarende dette blir det målte oscillerende avlyttede signalet demodulert av den fjerde demodulatoren 19 i den fjerde reguleringssløyfen, sendt gjennom det fjerde lavpassfilteret 20, og et tilsvarende lavpassfiltrert signal blir påført på den ene siden til rotasjonshastighetsregulatoren 21, hvilket utsignal blir proporsjonal med den øyeblikkelige rotasjonshastigheten, og blir sendt som et rotasjons-hastighetsmålresultat til en rotasjonshastighetsutgang 24, og på den andre siden til den andre modulatoren 18, som tilbakestiller tilsvarende rotasjonshastighets-komponenter av den målte oscilleringen.
Et coriolisgyroskop 1 som beskrevet ovenfor kan drives både i en dobbelresonansform og i en ikke-dobbelresonansform. Dersom coriolisgyroskopet 1 blir drevet i en dobbelresonansform er frekvensen©2 av den målte oscilleringen tilnærmet lik frekvensen©1 av den stimulerende oscilleringen imens, derimot, i tilfellet med ikke-dobbelresonans, er frekvensen©2 av den målte oscilleringen ulik frekvensen©1 forden stimulerende oscilleringen. I tilfellet med dobbel resonans omfatter utgangssignalet fra det fjerde lavpassfilteret 20 tilsvarende informasjon om rotasjonshastigheten imens, derimot, i tilfellet med ikke-dobbelresonans, utgangssignalet fra det tredje lavpassfilteret 16. For å kunne svitsje mellom ulike driftsmoduser for dobbelresonans/ikke-dobbelresonans blir det frembrakt en fordoblingssvitsj, som selektivt kobler utgangene for det tredje og det fjerde lavpassfilteret 16, 20 til rotasjonshastighetsregulatoren 21 og kvadraturregulatoren 17.
Som et resultat av uunngåelig produksjonstoleranser er det nødvendig å ta hensyn til småjusteringer mellom de stimulerende kreftene/tilbakestillingskreftene/ kraftsensorer/uttak og de naturlige oscilleringene for resonatorene 2 (dvs. de ekte stimulerende og målte modusene for resonatoren 2). Dette betyr at det målte oscillerende avlyttede signalet blir utsatt forfeil. I en situasjon som denne omfatter det målte oscillerende avlyttede signalet derfor en del som stammer fra den målte stimulerende oscilleringen. Den uønskede delen frembringer en coriolisgyroskop-nullfeil hvilken størrelse imidlertid er ukjent, siden det er umulig å skille mellom disse to delene når det målte oscillerende avlyttede signalet blir målt.
Fra patentlitteratur vises til WO 01/14831 A, DE 10062347 A og US 5908986 A.
Formålet som oppfinnelsen blir basert på er å tilveiebringe en fremgangsmåte som tillater å bestemme nullfeilen beskrevet ovenfor.
Dette formålet oppnås ved en fremgangsmåte som beskrevet i trekkene i patentkrav 1. Oppfinnelsen tilveiebringer også et coriolisgyroskop som beskrevet i patentkrav 6. Fordelaktige forbedringer og utvikling av ideen rundt oppfinnelsen er beskrevet i de respektive avhengige krav.
Ifølge oppfinnelsen, i tilfellet for fremgangsmåten for å bestemme en nullfeil for et coriolisgyroskop, blir frekvensen (fortrinnsvis den resonante frekvensen) for den målte oscilleringen modulert, utgangssignalet fra rotasjonshastighetsregulerings-sløyfen blir demodulert i synkron med moduleringen av frekvensen (resonant frekvens) for den målte oscilleringen, for å kunne oppnå et hjelpesignal som er et mål på nullfeilen. Et kompenseringssignal blir deretter produsert og blir videreført til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen eller kvadraturregulerings-sløyfen, som med kompenseringssignalet blir styrt slik at størrelsen på hjelpesignalet er så liten som mulig.
I dette tilfellet betyr uttrykket "resonans" hele massesystemet for coriolisgyroskopet som kan fås til å oscillere, dvs. med henvisning til figur 2, den delen av coriolisgyroskopet som blir identifisert med henvisningstall 2.
En hovedoppdagelse som oppfinnelsen blir basert på er at utgangssignalet fra rotasjonshastighetsreguleringssløyfen/kvadraturreguleringssløyfen endres som et resultat av en endring i frekvensen for den målte oscilleringen kun når det er en tilsvarende nullfeil, dvs. når feiljusteringer foreligger mellom de stimulerende krefter/tilbakestillingskrefter/kraftsensorer/uttak og de naturlige oscilleringene for resonatoren. Dersom kompenseringssignalet som kompenserer for nullfeilen i det målte oscillerende avlyttede signalet, som forårsakes av feiljusteringer, blir videreført til inngangen til rotasjonshastighetsreguleringssløyfen/ kvadratur-reguleringssløyfen eller direkte til det målte oscillerende avlyttede signalet, så endres ikke utgangssignalet fra rotasjonshastighetsreguleringssløyfen/ kvadratur-reguleringssløyfen mer heller i hendelsen av en endring i frekvens (mer bestemt en endring i den resonante frekvensen) for den målte oscilleringen. Siden endringen i utgangssignalet fra rotasjonshastighetsreguleringssløyfen/ kvadraturreguleringssløyfen blir registrert av hjelpesignalet, kan nullfeilen bestemmes og kompenseres for som følger: kompenseringssignalet blir styrt slik at hjelpesignalet (og derfor endringen i utgangssignalet fra reguleringssløyfen) blir så liten som mulig.
Frekvensen (resonansfrekvensen) forden oscilleringen blir fortrinnsvis modulert med null middelverdi, foreksempel ved 55 Hz.
Hjelpesignalet blir fortrinnsvis lavpassfiltrert, og kompenseringssignalet blir produsert på grunnlag av det lavpassfiltrerte hjelpesignalet. Kompenseringssignalet kan produseres for eksempel ved multiplikasjon av et regulert signal som blir produsert på grunnlag av hjelpesignalet ved et signal som stammer fra en amplituderegulatorfor å regulere amplituden for den stimulerte oscilleringen. Hjelpesignalet blir fortrinnsvis bestemt fra utgangssignalet fra kvadratur- reguleringssløyfen, og kompenseringssignalet blir videreført til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen.
Oppfinnelsen tilveiebringer også et coriolisgyroskop som er kjennetegnet ved en anordning for å bestemme nullfeilen for coriolisgyroskopet, som har: - en moduleringsenhet som modulerer frekvensen for den målte oscilleringen for coriolisgyroskopet, - en demoduleringsenhet som demodulerer utgangssignalet fra en rotasjonshastighetsreguleringssløyfe eller kvadraturreguleringssløyfe for coriolisgyroskopet synkront med moduleringen av frekvensen for den målte oscilleringen for å oppnå et hjelpesignal som er et mål på nullfeilen, og - en kontrollenhet som produserer et kompenseringssignal og viderefører dette til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen eller kvadraturreguleringssløyfen, hvor kontrollenheten styrer kompenseringssignalet slik at hjelpesignalet blir så lite som mulig.
Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert i form av et eksempelvis utførelse i den etterfølgende teksten, med henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser en skjematisk konstruksjon av et coriolisgyroskop som er basert på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser en skjematisk konstruksjon av et konvensjonelt coriolisgyroskop. Figur 3 viser en skisse for å forklare interaksjonen for resonatoren, kraftsensor-systemet og avlyttingssystemet i et coriolisgyroskop. Figur 4a til 4d viser en skisse for å forklare kreftene og oscilleringsamplitudene for et coriolisgyroskop ved dobbel resonans. Figur 5a til 5d viser en skisse for å forklare kreftene og oscilleringsamplitudene for et coriolisgyroskop i nærheten av dobbel resonans. Figur 6a til 6d viser en skisse for å forklare fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved dobbel resonans. Figur 7a til 7d viser en skisse for å forklare fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i nærheten av dobbel resonans.
Deler og anordninger som tilsvarer de fra figur 2 er merket med de samme henvisningstall i figurene, og vil ikke bli beskrevet igjen.
Først av alt vil den generelle fremgangsmåten for drift av et coriolisgyroskop bli beskrevet en gang til på grunnlag av figurer 3 til 5, i form at en vektordiagram-illustrasjon (gaussisk tallplan).
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen opererer kun når dobbel resonans er gjennomsnittlig hovedsakelig tilstede. Figurene som er merket med "i nærheten av dobbel resonans" viser endrete tilstander når situasjonen for "i nærheten av dobbel resonans" forekommer som et resultat av modulering av resonansfrekvensen for den målte oscilleringen. Figur 3 viser skjematisk et coriolisgyroskop, og for å være mer presis et system 40 omfattende en resonator (ikke vist), et kraftsensorsystem 41 og et avlyttingssystem 42 i et coriolisgyroskop. Mulige oscilleringer x (stimuleringer) og y (målt) er også indikert, som er koblet til hverandre ved corioliskrefter i hendelsen av rotasjoner ved høyre vinkler til planet i tegningen. X-oscilleringen (kompleks; utelukkende imaginær ved resonans) blir stimulert av den vekslende kraften med den komplekse amplituden Fx (i dette tilfellet kun den reelle del Fxr). Y-oscilleringen (kompleks) blir tilbakestilt av den varierende kraften for den komplekse amplituden Fy med den reelle del Fyr og den imaginære delen Fyi. Rotasjonsvektorene exp(i<*>co<*>t) er i hvert tilfelle utelatt. Figurer 4a til 4d viser de komplekse kreftene og komplekse oscilleringsamplitudene for et ideelt coriolisgyroskop med den samme resonansfrekvensen for x- og y-oscilleringene (dobbel resonans). Kraften Fxr blir regulert for å produsere en bare imaginær, konstant x-oscillering. Dette oppnås av en amplituderegulator 14, som regulerer magnituden for x-oscilleringen, og ved en faseregulator 10/frekvensregulator9, som regulerer fasen for x-oscilleringen. Driftsfrekvensen©1 blir regulert slik at x-oscilleringen er bare imaginær, dvs. at den reelle delen av x-oscilleringen blir regulert til å være null.
Under rotasjon er corioliskraften, FC, nå bare reell, siden corioliskraften er proporsjonal med hastigheten for x-oscilleringen. Dersom begge oscilleringene har den samme resonansfrekvensen, har y-oscilleringen, som forårsakes av kraften FC, formen som blir illustrert i figur 4d. Dersom resonansfrekvensene for x- og y- oscilleringene avviker noe, så vil det forekomme komplekse krefter og komplekse oscilleringsamplituder med formen som vist i figurer 5a til 5d. Mer bestemt resulterer dette i en y-oscillering som er stimulert av FC, som vist i figur 5d.
Når dobbel resonans er tilstede er den reelle delen av det y-avlyttede signalet null, men i motsetning er den ikke null i fraværet av dobbel resonans. I begge tilfeller, med tilbakestilte gyroskoper, blir corioliskraften FC nullstilt av en regulator Fyr, som kompenserer for FC. I tilfellet med coriolisgyroskop som opererer med dobbel resonans blir den imaginære delen av y nullstilt ved hjelp av Fyr, og den reelle delen av y blir nullstilt ved hjelp av Fyi. Båndbredden for de to regulerings-prosessene er tilnærmet 100 Hz.
Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved å anvende en eksempelvis utførelse, med henvisning til figur 1.
Et tilbakestilt coriolisgyroskop V blir ytterligere utstyrt med en demoduleringsenhet 26, et femte lavpassfilter 27, en kontrollenhet 28, en moduleringsenhet 29 og en første multiplikator 30 eller alternativt en andre multiplikator 31.
Moduleringsenheten 29 modulerer frekvensen for den målte oscilleringen for resonatoren 2 ved en frekvens©mod. Et utgangssignal fra kvadraturregulerings-sløyfen blir tilført demoduleringsenheten 26, som demodulerer dette signalet synkront med frekvensen©mod for å frembringe et hjelpesignal. Dersom er en nullfeil tilstede (dvs. dersom det er noen feiljusteringer mellom de stimulerende kreftene/tilbakestillingskreftene/kraftsensorene/uttak og de naturlige oscilleringene for resonatoren 2) så varierer styrken på hjelpesignalet som en funksjon av frekvensen for den målte oscilleringen. Hjelpesignalet blir tilført det femte lavpassfilteret 27, som produserer et lavpassfiltrert signal og tilfører dette til kontrollenheten 28. Kontrollenheten 28 anvender dette lavpassfiltrerte hjelpesignalet som grunnlaget for å produsere et signal som blir sendt til den første multiplikatoren 30. Denne multipliserer signalet som sendes fra kontrollenheten 28 med et signal som stammer fra amplituderegulatoren 14 for å regulere amplituden for den stimulerende oscilleringen. Et kompenseringssignal som frembringes fra multipliseringsprosessen blir lagt til inngangen til rotasjonshastighetsregulerings-sløyfen. Kontrollenheten 28 regulerer signalet som blir tilført den første multiplikatoren 30 slik at størrelsen på hjelpesignalet blir så liten som mulig. Dette korrigerer nullfeilen. Videre kan størrelsen på nullfeilen bestemmes av kompenseringssignalet, som representerer et mål på nullfeilen. Alternativt kan utgangssignalet fra kontrollenheten 28 tilføres den andre multiplikatoren 31, som multipliserer dette signalet ved det stimulerende oscillerende avlyttede signalet og legger til et kompenseringssignal, som blir produsert på denne måten, til det målte oscillerende avlyttede signalet. Uttrykket "kontrollenhet" er ikke begrenset til kontrollenheten 28 men kan også bety kombinasjonen mellom kontrollenheten 28 og den første eller andre multiplikator 30, 31.
Signalet som blir tilført demoduleringsenheten 26 kan alternativt bli avlyttet ved et annet punkt innen reguleringssløyften også.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen som nettopp har blitt beskrevet kan også illustreres som følger, med henvisning til figurer 6a til 6d og 7a til 7d: Uttaket for y-oscillering (andre resonator x2, 4) "ser" også vanligvis en del av x-oscilleringen (første resonator x1, 3): a21<*>x. Dette resulterer i en coriolisgyroskop-feil, som må bestemmes. Figurer 6a til 6b viser situasjonen ved dobbel resonans, mens figurer 7a til 7d viser situasjonen i nærheten av dobbel resonans. I begge tilfeller blir sumsignalet av den aktuelle y-bevegelsen og a21<*>x. "nullstilt" ved hjelp av Fyi og Fyr. Dersom a21 ikke er lik null, så er ikke Fxr lik null når rotasjonshastigheten er null (nullfeil). En kvadraturforspenning resulterer når det er avvik i resonansfrekvensene.
Kompenseringen for a21 blir nå utført, ifølge oppfinnelsen, som følger. Gyroskopet er antatt å være ved dobbel resonans. Resonansfrekvensen for den målte oscilleringen, som kan forstemmes elektronisk, blir modulert av moduleringsenheten 29 med en null middelverdi (for eksempel ved 55 Hz), og signalet Fyi blir demodulert av demoduleringsenheten 26 synkront når tilbakestillingsregulerings-sløyfene er lukket. Dersom a21 var null, ville ikke Fyi variere med frekvensen, dvs. at den endres kun i situasjonen hvor a21 ikke er lik null. I det sistnevnte tilfellet er ikke det lavpassfiltrerte, synkrone demodulerte Fyi-signalet lik null. Det demodulerte signalet blir tilført kontrollenheten 28 (fortrinnsvis i form av programvare), som styrer en faktor a21comp (hjelpevariabel). En styrt komponent av x-bevegelsen, a21comp<*>x, blir avlyttet fra signalet ved y-uttak (fortrinnsvis i programvare). Størrelsen på denne komponenten a21comp blir styrt slik at det demodulerte Fyi-signalet blir null. Det er derfor ikke lenger en x-signalkomponent i signalet fra y-uttaket som har blitt rensket på denne måten, og forspenningen som forårsakes av den målte krysskoblingen forsvinner. Ved dobbel resonans og med de samme Q-faktorer, vil kun en krysskoblingsregulator på egenhånd nullstille forspenningen som forårsakes av den målte krysskoblingen. Dette er fordi moduleringen av Fxr også modulerer amplituden på x noe. Summen av kraft-komponenten for x i Fyr og den målte komponenten for x ved y-uttaket blir derfor nullstilt via kraftkrysskoblingsregulatoren. Forspenningen forsvinner derfor dersom Q-faktoren er den samme.
Alternativt er det også mulig å anvende støy for å modulere den målte oscilleringen. Egnet synkron demodulering av støykomponenten i det målte signalet blir anvendt i en sitasjon som denne.
Claims (6)
1. Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop (1'), hvori frekvensen for den målte oscilleringen blir modulert, - utgangssignalet fra en rotasjonshastighetsreguleringssløyfe eller kvadraturreguleringssløyfe for coriolisgyroskopet (1') blir demodulert synkront med moduleringen av frekvensen for den målte oscilleringen for å frembringe et hjelpesignal som er et mål på nullfeilen, - et kompenseringssignal blir produsert, og blir videreført til inngangen for rotasjonshastighetsreguleringssløyfen eller kvadraturreguleringssløyfen, der - kompenseringssignalet blir regulert slik at størrelsen på hjelpesignalet blir så liten som mulig.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat frekvensmoduleringen av den målte oscilleringen er en modulering med en null middelverdi.
3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat hjelpesignalet blir lavpassfiltrert, og kompenseringssignalet blir produsert på grunnlag av det lavpassfiltrerte hjelpesignalet.
4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat kompenseringssignalet blir produsert ved multiplisering av et regulert signal, som blir produsert på grunnlag av hjelpesignalet ved et signal som stammer fra en amplituderegulatorfor å regulere amplituden for den stimulerende oscilleringen.
5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hjelpesignalet blir bestemt fra utgangssignalet fra kvadraturreguleringssløyfen, og kompenseringssignalet blir videreført til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen.
6. Coriolisgyroskop (1'),karakterisert vedå omfatte en anordning for å bestemme nullfeilen for coriolisgyroskopet (1') som har: - en moduleringsenhet (29) som modulerer frekvensen for den målte oscilleringen for coriolisgyroskopet (1'), - en demoduleringsenhet (26) som demodulerer utgangssignalet fra rotasjonshastighetsreguleringssløyfen på coriolisgyroskopet (1') synkront med frekvensmoduleringen av den målte oscilleringen for å frembringe et hjelpesignal som er et mål på nullfeilen, og - en kontrollenhet (28) som produserer et kompenseringssignal og viderefører dette til inngangen på rotasjonshastighetsreguleringssløyfen eller kvadraturreguleringssløyfen, hvor kontrollenheten (28) styrer kompenseringssignalet slik at hjelpesignalet blir så lite som mulig.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10317159A DE10317159B4 (de) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel |
PCT/EP2004/003247 WO2004090470A1 (de) | 2003-04-14 | 2004-03-26 | Verfahren zur kompensation eines nullpunktfehlers in einem corioliskreisel |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20053904D0 NO20053904D0 (no) | 2005-08-22 |
NO20053904L NO20053904L (no) | 2006-01-12 |
NO336851B1 true NO336851B1 (no) | 2015-11-16 |
Family
ID=33154212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20053904A NO336851B1 (no) | 2003-04-14 | 2005-08-22 | Fremgangsmåte for å kompensere en nullpunktsfeil i et vibrerende gyroskop. |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7216525B2 (no) |
EP (1) | EP1613925B1 (no) |
JP (1) | JP4166244B2 (no) |
KR (1) | KR100789049B1 (no) |
CN (1) | CN100523731C (no) |
AT (1) | ATE362610T1 (no) |
AU (1) | AU2004227052B2 (no) |
CA (1) | CA2519722C (no) |
DE (2) | DE10317159B4 (no) |
NO (1) | NO336851B1 (no) |
PL (1) | PL1613925T3 (no) |
RU (1) | RU2310164C2 (no) |
WO (1) | WO2004090470A1 (no) |
ZA (1) | ZA200507839B (no) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004061804B4 (de) * | 2004-12-22 | 2015-05-21 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Drehratensensor mit Fehlerunterdrückung |
KR100771492B1 (ko) * | 2005-11-23 | 2007-10-30 | 세종대학교산학협력단 | 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정제어방법 |
JP5517553B2 (ja) | 2008-10-14 | 2014-06-11 | ワトソン インダストリーズ,インコーポレイティド | 直角位相制御方法及びその方法を備えた振動構造ジャイロスコープ |
DE102008057281A1 (de) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Simulationsverfahren für das Betriebsverhalten eines Corioliskreisels |
CN103221331B (zh) | 2010-09-18 | 2016-02-03 | 快捷半导体公司 | 用于微机电***的密封封装 |
US9455354B2 (en) | 2010-09-18 | 2016-09-27 | Fairchild Semiconductor Corporation | Micromachined 3-axis accelerometer with a single proof-mass |
US10065851B2 (en) | 2010-09-20 | 2018-09-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Microelectromechanical pressure sensor including reference capacitor |
EP2669629B1 (en) | 2010-11-19 | 2017-03-08 | Innalabs Limited | Coriolis vibratory gyroscope |
TWI416070B (zh) * | 2011-12-26 | 2013-11-21 | Ind Tech Res Inst | 陀螺儀的讀取電路 |
EP2647952B1 (en) | 2012-04-05 | 2017-11-15 | Fairchild Semiconductor Corporation | Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive |
EP2647955B8 (en) | 2012-04-05 | 2018-12-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS device quadrature phase shift cancellation |
US9625272B2 (en) * | 2012-04-12 | 2017-04-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS quadrature cancellation and signal demodulation |
CN102680002B (zh) * | 2012-05-16 | 2015-05-06 | 清华大学 | 汽车用微机械陀螺零点电压的在线标定方法 |
US9157739B1 (en) | 2012-08-07 | 2015-10-13 | Innalabs Limited | Force-rebalance coriolis vibratory gyroscope |
DE102013014881B4 (de) | 2012-09-12 | 2023-05-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien |
CN102982211B (zh) * | 2012-12-04 | 2014-09-10 | 北京信息科技大学 | 一种钟形振子式角速率陀螺控制回路仿真方法 |
CN104919275B (zh) | 2012-12-12 | 2018-01-26 | 加利福尼亚大学董事会 | 频率读出陀螺仪 |
US9759564B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | Temperature and power supply calibration |
DE102014003640A1 (de) | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Verfahren zum optimieren der einschaltzeit eines corioliskreisels sowie dafür geeigneter corioliskreisel |
CN110045316B (zh) * | 2019-04-10 | 2022-07-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种减小固有误差影响的互感器误差校验方法及*** |
CN111006690B (zh) * | 2019-11-18 | 2022-02-22 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于振动陀螺零位自校准的控制电路*** |
EP3882571B1 (en) | 2020-03-16 | 2022-08-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Gyroscope with locked secondary oscillation frequency |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4447005A1 (de) * | 1994-12-29 | 1996-07-04 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
FR2736153B1 (fr) * | 1995-06-29 | 1997-08-22 | Asulab Sa | Dispositif de mesure d'une vitesse angulaire |
JP3409565B2 (ja) * | 1996-03-01 | 2003-05-26 | 日産自動車株式会社 | 角速度センサの自己診断方法 |
US5992233A (en) * | 1996-05-31 | 1999-11-30 | The Regents Of The University Of California | Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope |
DE19653020A1 (de) * | 1996-12-19 | 1998-06-25 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
US5983718A (en) * | 1997-07-14 | 1999-11-16 | Litton Systems, Inc. | Signal processing system for inertial sensor |
DE19835578A1 (de) * | 1998-08-06 | 2000-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
DE19845185B4 (de) * | 1998-10-01 | 2005-05-04 | Eads Deutschland Gmbh | Sensor mit Resonanzstruktur sowie Vorrichtung und Verfahren zum Selbsttest eines derartigen Sensors |
DE19910415B4 (de) * | 1999-03-10 | 2010-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator |
DE19939998A1 (de) * | 1999-08-24 | 2001-03-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Vorspannungserzeugung für einen schwingenden Drehratensensor |
GB0008365D0 (en) * | 2000-04-06 | 2000-05-24 | British Aerospace | Control syste for a vibrating structure gyroscope |
DE10062347A1 (de) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Abgleichen des Phasenregelkreises einer elektronischen Auswertevorrichtung sowie eine elektronische Auswertevorrichtung |
-
2003
- 2003-04-14 DE DE10317159A patent/DE10317159B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-03-26 RU RU2005126308/28A patent/RU2310164C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 CA CA002519722A patent/CA2519722C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 EP EP04723555A patent/EP1613925B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 DE DE502004003842T patent/DE502004003842D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 AT AT04723555T patent/ATE362610T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 CN CNB2004800097834A patent/CN100523731C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 AU AU2004227052A patent/AU2004227052B2/en not_active Ceased
- 2004-03-26 JP JP2005518685A patent/JP4166244B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 US US10/553,110 patent/US7216525B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 PL PL04723555T patent/PL1613925T3/pl unknown
- 2004-03-26 KR KR1020057018372A patent/KR100789049B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 WO PCT/EP2004/003247 patent/WO2004090470A1/de active IP Right Grant
-
2005
- 2005-08-22 NO NO20053904A patent/NO336851B1/no not_active IP Right Cessation
- 2005-09-28 ZA ZA200507839A patent/ZA200507839B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20053904D0 (no) | 2005-08-22 |
KR100789049B1 (ko) | 2007-12-26 |
PL1613925T3 (pl) | 2007-10-31 |
ZA200507839B (en) | 2006-07-26 |
RU2005126308A (ru) | 2006-03-20 |
DE10317159A1 (de) | 2004-11-11 |
CN100523731C (zh) | 2009-08-05 |
ATE362610T1 (de) | 2007-06-15 |
CA2519722C (en) | 2009-05-19 |
CN1774613A (zh) | 2006-05-17 |
CA2519722A1 (en) | 2004-10-21 |
AU2004227052A1 (en) | 2004-10-21 |
WO2004090470A1 (de) | 2004-10-21 |
DE10317159B4 (de) | 2007-10-11 |
JP4166244B2 (ja) | 2008-10-15 |
US7216525B2 (en) | 2007-05-15 |
EP1613925A1 (de) | 2006-01-11 |
AU2004227052B2 (en) | 2006-08-24 |
US20060266099A1 (en) | 2006-11-30 |
KR20050121230A (ko) | 2005-12-26 |
NO20053904L (no) | 2006-01-12 |
RU2310164C2 (ru) | 2007-11-10 |
DE502004003842D1 (de) | 2007-06-28 |
JP2006514748A (ja) | 2006-05-11 |
EP1613925B1 (de) | 2007-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO336851B1 (no) | Fremgangsmåte for å kompensere en nullpunktsfeil i et vibrerende gyroskop. | |
NO336924B1 (no) | Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop | |
US7481110B2 (en) | Method for quadrature-bias compensation in a Coriolis gyro, as well as a Coriolis gyro which is suitable for this purpose | |
NO339469B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning ved coriolisgyroskop | |
US9846055B2 (en) | Continuous mode reversal for rejecting drift in gyroscopes | |
US9574902B2 (en) | Calibration method for the scale factor of an axisymmetric vibratory gyroscope or gyrometer | |
JP4134041B2 (ja) | コリオリの角速度計の読み取り振動周波数の電子的同調方法 | |
JP4134040B2 (ja) | コリオリの角速度計の読み取り振動周波数の電子的同調方法 | |
US7249488B2 (en) | Method for detecting a zero-point error of a coriolis gyroscope and coriolis gyroscope using said method | |
GB2319085A (en) | Rotation-measurement apparatus having a vibrating mechanical resonator | |
JPWO2017159429A1 (ja) | ジャイロ装置およびジャイロ装置の制御方法 | |
US7278312B2 (en) | Method for electronic tuning of the read oscillation frequency of a coriolis gyro | |
KR20070100862A (ko) | 진동 자이로스코프에서의 영점 오차의 결정방법 | |
JP2020169819A (ja) | ジャイロ装置およびジャイロ装置の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |