王 昊，奚伯齐，魏振楠，霍 炎，伊国兴

(哈尔滨工业大学 空间控制与惯性技术研究中心·哈尔滨·150080)

0 引 言

半球谐振陀螺(Hemispherical Resonator Gyro，HRG)诞生于20世纪60年代，是一种基于科里奥利效应的固态陀螺仪。因具有高精度、长寿命、高可靠性、易于小型化等优点，固态陀螺仪已被成功应用于空间飞行器、军事装备等多个领域。作为半球谐振陀螺的核心部件，半球谐振子的设计、加工、测试和优化对于提升陀螺仪的精度而言具有至关重要的作用，而谐振子振动参数的测试是其中的关键一环。在测试过程中，由于环境和谐振子自身条件的变化，其谐振频率会发生漂移，因而需要实现频率跟踪；由于谐振子自身能量损耗等因素，其振幅会发生衰减，为确保测试过程中振动幅度的一致性，需要进行幅度控制。

Lynch在文献[7]中给出了考虑频率裂解和阻尼不均因素的半球谐振陀螺通用的数学模型，并给出了信号解调方案，很多学者以此为理论基础进行了针对半球谐振陀螺控制的研究。对信号的检测与处理是控制方案中的核心技术，其实现手段包含模拟电路和数字电路两种。文献[9]针对微陀螺仪设计了自动增益环路，包括电荷积分器、等效微分电路、包络检测电路、增益控制器、乘法器等部分。整个环路采用模拟电路实现，实现了陀螺仪的驱动与恒定振幅控制。文献[10]采用将现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)与软件进行结合的方式，实现了陀螺仪控制。其中，信号解调与相位控制在FPGA中实现，幅度控制和力平衡控制在软件中实现。……