郝淑英　宋宇昊　李伟雄　张琪昌　刘君　冯晶晶

摘要： 为揭示多自由度微陀螺非线性系统中速度反馈项对系统动力学特性的影响规律，探索减小或消除非线性影响的控制方法，以一类4自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象，应用多尺度法分析了时滞速度反馈控制反馈增益对微陀螺输出响应的影响规律。研究发现：时滞量为零的条件下，反馈增益主要影响幅值大小;正的速度反馈增益会放大非线性的影响，系统出现新的不稳定区域，灵敏度稳定性遭到严重破坏;负的速度反馈增益对刚度非线性的影响有很好的控制作用，通过负增益的合理取值可完全消除剛度非线性的影响;提出了一种在不降低灵敏度的前提下利用速度反馈增益调阻作用来控制微陀螺灵敏度稳定性的方法，此方法为含刚度非线性多自由度微陀螺动态性能的优化和控制提供了理论依据。

关键词： 非线性振动; 多自由度微陀螺; 多尺度法; 速度反馈; 刚度非线性

中图分类号： O322; O318.2; TP271+.9    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）02-0227-08

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.02.002

引  言

1988年，美国德雷伯实验室研制出了世界上第一款微机械陀螺?双框架式微机械陀螺仪[1]，在随后的研究中发现微陀螺系统存在明显的非线性行为，其中刚度非线性和静电力非线性最为常见。这些非线性因素会导致微陀螺出现明显的频率偏移、多稳态解、刚度的软硬化特征以及软硬特性过渡[2]，发生分岔甚至混沌等振荡不稳定现象[3]，对微陀螺的灵敏度、带宽和稳定性造成极大影响。……