慣性MEMS傾角測量誤差補償設計

　　摘要：利用ADI公司的MEMS陀螺儀ADXRS612和ADuC7026微控制器，對飛行器在垂直起降階段進行姿態傾角測量。由于該陀螺儀隨著時間的積累，會產生較大漂移，采用ADI公司的MEMS加速度計ADIS16210對傾角進行測量，并采用最小二乘擬合推算了陀螺儀漂移誤差模型，以補償陀螺儀漂移誤差，提高了飛行器垂直起降時的姿態控制精度。

　　引言

　　利用慣性元件可以對運動體的姿態進行測量，慣性MEMS(微機電系統)元件是近年來新出現的慣性器件，其具有低成本、高可靠性、低功耗、尺寸小等技術優勢，只是目前精度還比較低，但這項技術的性能每年都有大幅度提高，應用領域也日益廣泛。

　　陀螺儀在進行運動體姿態角測量時，隨著測量時間的增加會產生漂移，使所測得的姿態角不準確。在飛行器垂直起降階段，飛行器可以看作是定基座裝置，這樣便可以用加速度計對飛行器進行等效傾角測量，并且因為加速度計漂移很小，其長時間測得的傾角也較為準確。因此，可以利用其對陀螺儀進行傾角測量的修正補償。

　　控制系統整體結構及傾角測量原理

　　飛行器垂直起降階段控制系統框圖如圖1所示，由內外雙回路控制系統實現，其中姿態角的檢測用于外角度環的控制。　　

 　　本次設計采用的MEMS慣性測量元件為ADI公司的陀螺儀ADXRS612，這是一款低成本角速率傳感器，帶有溫度補償輸出，測量范圍為±250°/s，輸出比例因素為7mV/°/s，帶寬為0.01Hz~2.5kHz可調，漂移約為6°/min，通過溫度補償算法可使漂移控制在200°/h，可用在慣性測量單元與平臺穩定系統中。

　　利用ADXRS612進行姿態測量，只需將其輸出對時間積分，即可得到被控對象在某一轉動方向上的傾斜角。