差分電容式微加速度傳感器穩(wěn)定性研究.pdf

1、電容式微機械加速度傳感器是重要的慣性器件之一，具有體積小、成本低、功耗低等優(yōu)點，在生產生活各個領域得到了廣泛的應用。隨著科學技術的發(fā)展，對微加速度計提出了越來越高的要求，穩(wěn)定性成為制約加速度計性能的關鍵因素之一，包括結構耦合靈敏度、零點穩(wěn)定性和系統(tǒng)的魯棒性等。
　　本文研究了加速度計非線性阻尼、結構支撐梁、靜電力負剛度以及工藝誤差等對傳感器結構機械穩(wěn)定性的影響。設計了一種基于PID反饋控制的閉環(huán)檢測系統(tǒng)模型，并推導了傳感器系統(tǒng)傳輸

2、函數，對系統(tǒng)進行分析，并用MATLAB軟件進行了仿真，重點研究了PID控制器對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及其補償作用。結果表明該反饋控制系統(tǒng)可以有效的改善系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定裕度，減小系統(tǒng)輸出延遲和階躍響應時間，很好的調節(jié)系統(tǒng)阻尼特性。
　　在此基礎上提出了一種高穩(wěn)定性差分電容式六梁加速度計結構。對該結構進行優(yōu)化設計，使用有限元軟件ANSYS進行了靜態(tài)和模態(tài)仿真，并對該結構的機械穩(wěn)定性進行了分析，結果表明X軸和Z軸的交叉耦合靈敏度分別只有0.04