机械工程学报

作者：王淞立, 方续东, 高博楠, 赵立波, 田边, 林启敬, 张仲恺, 饶浩, 李瑜, 蒋庄德

单位：1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049;2. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710056;3. 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室 烟台 265503;4. 中国航发控制系统研究所 无锡 214026

关键词：硅微谐振,压力传感器,自动增益控制,相位补偿,非线性；

基金：国家自然科学基金(52175517); 中航发产学研合作(HFZL2020CXY017); 国家重点研发计划重点专项(2020YFB2009100); 中央高校基本科研业务费专项资金(xhj032021016-06)资助项目

硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升。为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于自动增益控制(Automatic gain control,AGC)的线性化分析理论,建立高Q值硅微谐振压力传感器自动增益控制和相位补偿模型,分析AGC幅值控制和频率跟踪线性化的控制特性,以及相位补偿对闭环控制性能的影响。基于自动增益控制(AGC)的自激驱动被证实可使谐振器稳定工作于谐振频率,且保持幅值稳定,通过Simulink/PSpice建模仿真,验证非线性系统线性化分析的准确性。同时基于自动增益控制与相位补偿模型设计与制作的硅谐振压力传感器控制电路,经测试可使整表频率稳定性优于±0.05 Hz@采样周期5 ms,综合精度优于±0.02% FS,实现自动增益控制在谐振压力传感器的工程化应用,解决了谐振器频率跟踪非线性引起的传感器性能下降问题,可广泛应用于高Q值谐振器闭环控制。

来源：2024年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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