硅微陀螺是组成惯性导航系统的关键器件之一。由于硅材料是一种热敏材料,温度变化导致的各种误差对硅微陀螺的各项性能指标影响很大。当环境温度变化时,硅微陀螺的谐振频率和品质因数会发生改变,会对陀螺的标度因数和零偏造成一定的影响,从而影响到陀螺的输出精度和性能。因此,很有必要研究陀螺的温度特性,建立合适的温度模型,对温度误差进行补偿。本文的主要研究内容和工作如下:1.分析了硅微陀螺的各种误差来源,推导了硅微陀螺的运动方程,得到了影响硅微陀螺振动位移和结构灵敏度的主要因素。温度的变化会使谐振频率发生偏移、品质因数发生改变,会对原有的各种误差进一步放大,从而影响硅微陀螺的输出精度。2.通过理论分析推导和试验验证,从理论和试验两个方面研究了温度对谐振频率、品质因数、真空度、输出增益以及标度因数的影响。建立了谐振频率、品质因数、输出增益以及标度因数的温度模型。3.分析了硅微陀螺的零偏产生机理。由于静电力不平衡误差和各种加工误差,会导致微陀螺发生模态耦合,从而产生正交误差。正交误差对硅微陀螺输出影响很大,必须采取措施加以消除。由于电路误差的存在,不可能完全消除正交误差的影响,使其成为了硅微陀螺零偏的主要来源。4.建立了硅微陀螺在不同温度变化条件下的零偏误差补偿模型。通过温度试验,分别建立了全温区、自然温升和小温变范围的温度误差补偿模型,并进行了仿真补偿验证。基于LabWindows/CVI编程语言开发了硅微陀螺温度补偿测控软件,并通过硬件实现了零偏的实时估计和补偿,最后对常温启动和全温区零偏进行了温度补偿验证。采用温度补偿可以有效改善硅微陀螺零偏的温度灵敏度,提高陀螺的零偏稳定性。5.建立了硅微陀螺随机漂移误差的时间序列分析模型。在利用多分辨率分析提取随机漂移趋势项的基础上,建立了随机漂移的时间序列分析模型,并重点分析了ARMA模型参数估计问题,最后结合卡尔曼滤波方程,实现了漂移模型的具体应用,有效提高了硅微陀螺的使用精度。