郝淑英, 李会杰, 张辰卿, 张琪昌, 冯晶晶, 李 磊

(1.天津理工大学 机电工程国家级实验教学示范中心，天津 300384；2.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津 300384；3. 天津市非线性动力学与控制重点实验室，天津 300072)

微陀螺仪是一种微传感器，用于测量物体相对惯性空间转动的角速度或者角度，在各种制导航空弹药、微小飞行器、稳定平台、机器人等军事领域和汽车导航、消费电子、移动应用等民用领域有着广阔的应用前景[1]。在微机械陀螺的研究中，陀螺的灵敏度和分辨率的提高始终是人们追求的主要目标[2]。微陀螺仪是基于线性振动理论利用驱动模块与检测模块发生共振从而获得最大的灵敏度为目标设计的，但学者们在研究过程中发现，微电子机械系统中存在着多种非线性因素，如所用特殊材料的非线性、刚度的非线性、静电力的非线性以及挤压气隙阻力的非线性等，这些因素的存在往往会导致线性动力学的设计不精确甚至失效。Braghin等[3]对支撑梁大变形范围的测试结构的非线性振动进行了试验和数值模拟。研究表明，一个简单的非线性集总参数模型足以描述陀螺仪，并证明微陀螺刚度非线性的存在。高嵘等[4]考虑微谐振器空气阻尼力的非线性因素,得到考虑非线性阻尼力的平板振幅值非常接近试验值,验证了非线性阻尼力的存在；文永蓬等[5]指出非线性刚度会造成微陀螺在零角速度附近有较大的输出，即出现明显的零点漂移；……