光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2013年
6期
1561-1567
,共7页
刘益芳%吴德志%郑高峰%杜晓辉%孙道恒
劉益芳%吳德誌%鄭高峰%杜曉輝%孫道恆
류익방%오덕지%정고봉%두효휘%손도항
闭环微系统%隧道式加速度计%控制器设计%LQG控制器
閉環微繫統%隧道式加速度計%控製器設計%LQG控製器
폐배미계통%수도식가속도계%공제기설계%LQG공제기
closed-loop microsystems%tunneling accelerator%controller design%Linear Quadratic Gaussian(LQG) controller
为了扩大隧道式加速度计(MTA)的动态测量范围并通过降低系统中的主要噪声来提高器件的性能,本文为隧道式加速度计(MTA)设计了线性二次高斯(LQG)控制器.推导了微隧道式加速度计的线性化状态-空间方程;依据分离定理,设计了卡尔曼滤波器和最优状态反馈控制器;最后,在Matlab/Simulink中构建了由卡尔曼滤波器和最优状态控制器串联的LQG仿真系统并进行了动态和静态测试.仿真结果表明,LQG最优控制系统能够将微隧道式加速度计的带宽从2×103 rad/s扩大到3×106 rad/s.通过LQG最优控制,静态测试结果显示其静态隧道电流的波动从1 nA～2.95 nA降到0.73 nA～l.14 nA;动态实验数据表明其在方波加速度信号的作用下能够将隧道间隙维持在1 nm.
為瞭擴大隧道式加速度計(MTA)的動態測量範圍併通過降低繫統中的主要譟聲來提高器件的性能,本文為隧道式加速度計(MTA)設計瞭線性二次高斯(LQG)控製器.推導瞭微隧道式加速度計的線性化狀態-空間方程;依據分離定理,設計瞭卡爾曼濾波器和最優狀態反饋控製器;最後,在Matlab/Simulink中構建瞭由卡爾曼濾波器和最優狀態控製器串聯的LQG倣真繫統併進行瞭動態和靜態測試.倣真結果錶明,LQG最優控製繫統能夠將微隧道式加速度計的帶寬從2×103 rad/s擴大到3×106 rad/s.通過LQG最優控製,靜態測試結果顯示其靜態隧道電流的波動從1 nA～2.95 nA降到0.73 nA～l.14 nA;動態實驗數據錶明其在方波加速度信號的作用下能夠將隧道間隙維持在1 nm.
위료확대수도식가속도계(MTA)적동태측량범위병통과강저계통중적주요조성래제고기건적성능,본문위수도식가속도계(MTA)설계료선성이차고사(LQG)공제기.추도료미수도식가속도계적선성화상태-공간방정;의거분리정리,설계료잡이만려파기화최우상태반궤공제기;최후,재Matlab/Simulink중구건료유잡이만려파기화최우상태공제기천련적LQG방진계통병진행료동태화정태측시.방진결과표명,LQG최우공제계통능구장미수도식가속도계적대관종2×103 rad/s확대도3×106 rad/s.통과LQG최우공제,정태측시결과현시기정태수도전류적파동종1 nA～2.95 nA강도0.73 nA～l.14 nA;동태실험수거표명기재방파가속도신호적작용하능구장수도간극유지재1 nm.
