System Dynamics and Adaptive Control for MEMS Gyroscope Sensor

    System Dynamics and Adaptive Control for MEMS Gyroscope Sensor     Juntao Fei1,2 and Hongfei Ding2 1 2 Jiangsu Key Laboratory of Power Transmiss...
9 downloads 0 Views 459KB Size
   

System Dynamics and Adaptive Control for MEMS Gyroscope Sensor     Juntao Fei1,2 and Hongfei Ding2 1 2

Jiangsu Key Laboratory of Power Transmission and Distribution Equipment Technology  College of Computer and Information, Hohai University, Changzhou, 213022, P. R. China 

    Abstract:  This  paper  presents  an  adaptive  control  approach  for  Micro‐Electro‐Mechanical  Systems  (MEMS)  z‐axis gyroscope sensor. The dynamical model of MEMS gyroscope sensor is derived and adaptive state tracking  control  for  MEMS  gyroscope  is  developed.  The  proposed  adaptive  control  approaches  can  estimate  the  angular  velocity  and  the  damping  and  stiffness  coefficients  including  the  coupling  terms  due  to  the  fabrication  imperfection.  The stability of the closed‐loop systems is established with the proposed adaptive control strategy.  Numerical simulation is investigated to verify the effectiveness of the proposed control scheme.    Keywords: Adaptive control, MEMS gyroscope, angular velocity    1. Introduction  Gyroscopes  are  commonly  used  sensors  for  measuring  angular  velocity  in  many  areas  of  applications  such  as  navigation,  homing,  and  control  stabilization.  Vibratory  gyroscopes are the devices that transfer energy from one  axis  to  other  axis  through  Coriolis  forces.  The  conventional mode of operation drives one of the modes  of  the  gyroscope  into  a  known  oscillatory  motion  and  then  detects  the  Coriolis  acceleration  coupling  along  the  sense  mode  of  vibration,  which  is  orthogonal  to  the  driven  mode.  The  response  of  the  sense  mode  provides  information  about  the  applied  angular  velocity.  Fabrication  imperfections  result  in  some  cross  stiffness  and  cross  damping  effects  that  may  hinder  the  measurement  of  angular  velocity  of  MEMS  gyroscope.  Therefore  the  angular  velocity  measurement  and  minimization of the cross coupling between two axes are  challenging  problems  in  gyroscopes  that  need  to  be  solved using advanced control methods.      Adaptive  control  is  an  effective  approach  to  handle  parameter  variations.  In  the  presence  of  model  uncertainties  and  external  disturbances,  sliding  mode  control  is  necessary  to  be  incorporated  into  the  adaptive  control  to  improve  the  robust  performance  of  control  system. Sliding mode control is a robust control technique  which has many attractive features such as robustness to  parameter  variations  and  insensitivity  to  disturbances.  Adaptive  sliding  mode  control  has  the  advantages  of  combining  the  robustness  of  variable  structure  methods  with the tracking capability of adaptive control. In the last  few years, many applications have been developed using  sliding  mode  control  and  adaptive  control.  Utkin  [1]  showed  that  variable  structure  control  is  insensitive  to  parameters  perturbations  and  external  disturbances.    Ioannou  and  Sun  [2]  described  the  model  reference  adaptive  control.  Chou  et  al.    [3]  proposed  an  integral  sliding  surface  and  derived  an  adaptive  law  to  estimate 

International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 7, No. 4 (2010)    ISSN 1729‐8806, pp. 81‐86 

the  upper  bound  of  uncertainties.  Some  control  algorithms  have  been  proposed  to  control  the  MEMS  gyroscope.  Batur  et.al.  [4]  developed  a  sliding  mode  control  for  a  MEMS  gyroscope  system.  Leland  [5]  presented  an  adaptive  force  balanced  controller  for  tuning  the  natural  frequency  of  the  drive  axis  of  a  vibratory  gyroscope.  Novel  robust  adaptive  controllers  are  proposed  in  [6‐7]  to  control  the  vibration  of  MEMS  gyroscope.  Sun  et  al.  [8]  developed  a  phase‐domain  design  approach  to  study  the  mode‐matched  control  of  MEMS  vibratory  gyroscope.  Antonelli  et  al.  [9]  used  extremum‐seeking  control  to  automatically  match  the  vibration  mode  in  MEMS  vibrating  gyroscopes.  Feng  et  al.  [10]  presented  an  adaptive  estimator‐based  technique  to estimate the angular motion by providing the Coriolis  force  as  the  input  to  the  adaptive  estimator  and  to  improve  the  bandwidth  of  microgyroscope.    Tasi  et  al.  [11]  proposed  integrated  model  reference  adaptive  control  and  time‐varying  angular  rate  estimation  algorithm  for  micro‐machined  gyroscopes.  Raman  et  al.  [12]  developed  a  closed‐loop  digitally  controlled  MEMS  gyroscope  using  unconstrained  sigma‐delta  force  balanced  feedback  control.    Some  robust  adaptive  controllers  for  vibratory  gyroscope  system  have  been  proposed in [13‐14]. Park et al. [15] presented an adaptive  controller for a MEMS gyroscope which drives both axes  of  vibration  and  controls  the  entire  operation  of  the  gyroscope. In this paper, the proposed adaptive control is  different  from  the  adaptive  controller  [15]  in  that  an  addition controller is incorporated into the state feedback  controller to give more freedom in designing the adaptive  controller. Therefore the error dynamics is determined by  the reference model dynamics and addition control.    This  paper  investigates  the  adaptive  control  approach  to  identify  the  angular  velocity  of  MEMS  gyroscope  using  state tracking controllers. The contribution of this paper is  that  novel  adaptive  control  is  proposed  to  control  the  MEMS  gyroscope  and  to  estimate  the  angular  velocity 

 

 

      77 

International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 7, No. 4 (2010) 

and  all  unknown  gyroscope  parameters.  The  paper  is  organized as follows. In section II, the dynamics of MEMS  gyroscope is described. The adaptive controller is derived  in  section  III.  Simulation  results  are  presented  in  section  IV. The Conclusion is provided in section V.            2. Dynamics of Mems Vibrational Gyroscope 

velocity  vector  of  an  arbitrary  point A   as  measured  against the axes of the rotating system.  The  velocity  of  A   relative  to  B   is  therefore  made  up  of two terms ‐ the velocity measured against the rotating  axes and a component that results from the rotation of the  axes,  and  is  thus  invisible  to the  observer  in  the  rotating  frame. 

The inertial frame and rotating frame are shown in Fig. 1.  The  typical  MEMS  vibratory  gyroscope  includes  a  proof  mass suspended by springs, an electrostatic actuation and  sensing mechanisms for forcing an oscillatory motion and  sensing the position and velocity of the proof mass.     

The  property 

y

Y

 rA

 rA

A   as  measured  against  the  axes  of  the  inertial  frame.  rA   is an arbitrary point  A   relative to the origin of the  B

rotating  axes  ,  rB   is  position  vector  of  the  origin  of  the  rotating  frame  relative  to  the  origin  of  the  inertial  frame B . Their relation can be expressed as     

rA  rB  rA

B

 rB  x i  y j  z k .

 

  (1) 

 

The velocity vector of an arbitrary point  A   as measured  against the axes of the inertial frame can be derived as     

dx dy dz di dj dk .    (2)  i j k x  y z dt dt dt dt dt dt

 





d z  rA   z  v A   z   z  rA   B B B dt

d z  rA   z  ( v A   z  rA ) B B B dt   (4) 

dt d z   rA   z  v A   z   z  rA . B B B dt

dv A

X

di  z  i dt



 

  Fig. 1. Inertial frame and rotating frame    In  the  Fig.  1,  rA   is  position  vector  of  an  arbitrary  point 

Since

B

B

O

v A  vB 

d (  z  rA )

x

B

         

B

dt

can be proved as   

The property

 rB

d(  z  rA )

dj   z j dt



dk  z  k dt

,   

dt

B

 a A   z  v A   can be proved as    B

B

dy dz   dx d i  j  k dv A dt dt dt   B  dt dt d 2x d2y d 2z dx di dy dj dz dk  2 i 2 j 2 k      dt dt dt dt dt dt dt dt dt (5)    d 2x d2y d 2z dx dy dz  2 i 2 j 2 k ( z  i )  ( z  j )  ( z  k ) dt dt dt dt dt dt 2 2 2 d x d y d z dx dy dz  2 i  2 j  2 k  z  i  z  j  z  k dt dt dt dt dt dt  aA  z  vA . B

B

 

Differentiating (3) and using (4) and (5) yields     

a A  aB  a A  2  z  v A  B

B

d z  rA   z  (  z  rA ) (6)    B B dt

 

where  a A and a B are  the  accelerations  with  respect  to 

d2x d2y d2z i  2 j  2 k   is  the  2 B dt dt dt acceleration vector of an arbitrary point  A   as measured  the  inertial  frame,  a A 

against the axes of the rotating system.  The  acceleration  of  A   relative  to  B   is  therefore  made  up  of  four  terms  ‐  the  acceleration  measured  against  the  rotating  axes  and  three  components  that  result  from  the  rotation of the axes, and are thus invisible to the observer  in  the  rotating  frame.   These  are  the  Euler  (tangential),  Centripetal and Coriolis accelerations respectively.  Multiplying (6) by mass m gives     

 d z   rA   m z  (  z  rA )   ma A  ma B  ma A  2m  z  v A  m B B B B  dt

substituting these properties into (2) yields   

(7)                        

 

 

dx dy dz v A  vB  i  j  k  x(  z  i )  y(  z  j )  k(  z  k )   (3)    dt dt dt  v B  v A   z  rA  

where  v A and v B are  the  velocities  with  respect  to  the 

78   

B



dx dy dz i j  k   is  the  relative  dt dt dt

2m  z v A

B

is  the  Coriolis  force  and   

m z  (  z  rA )   is the Centrifugal force.  B

B

B

inertial  frame,  v A

where   

The  Coriolis  force  acting  on  the  proof  mass  along  x  direction is derived as     

Fcoriolis x  2m z k  y j  2m z y i                   (8) 

Juntao Fei and Hongfei Ding: System Dynamics and Adaptive Control for MEMS Gyroscope Sensor 

The  Coriolis  force  acting  on  the  proof  mass  along  y  direction is derived as   

Fcoriolis y  2m z k  xi  2m z xj .                  (9) 

Dividing  (12)  and  (13)  by  the  reference  mass  and  rewriting  the  gyroscope  dynamics  in  vector  forms  result  in   

q 

 

By using the property of  k  (k  i )   i , the Centripetal  force acting on the proof mass along    x direction can be  derived as   

Fcentripetal  x  m z k   z k  xi    m z xi           (10).  2

                    

By using the property of  k  ( k  j )   j , the Centripetal  forces acting on the proof mass along    y direction can be  derived as     

Fcentripetal  y  m z k   z k  yj    m z yj .          (11)  2

    (14)   

 0 z  ux  x Ω  u    ,  q    ,   ,  z 0  y uy  d xx d xy  k xx k xy  D ,  K a     .  d xy d yy  k xy k yy   Using non‐dimensional time  t  w0t , and dividing both  where 

2 sides  of  (14)  by  w0   and  reference  length  q0   give  the 

final form of the non‐dimensional equation of motion as   

q D q K q u Ω q .      (15)       2 q0 mw0 q0 mw02 q0 mw02 q0 w0 q0                                       

Defining a set of new parameters as follows:   

2

2

 

                             

 

We  assume  that  the  table  where  the  proof  mass  is  mounted  is  moving  with  a  constant  velocity;  the  gyroscope  is  rotating  at  a  constant  angular  velocity   z over  a  sufficiently  long  time  interval;  the  centripetal 

K D u q  a q   2 Ωq   m m m

forces  m z x   and  m z y   are  assumed  to  be 

D  q  , D  ,  z  z ,                (16)  q0 w0 mw0

q 

negligible; gyroscope undergoes rotation about the z axis  only,  and  thereby  Coriolis  force  is  generated  in  a  direction  perpendicular  to  the  drive  and  rotational  axes.  A z‐axis MEMS gyroscope is depicted in Fig. 2.  With the assumptions the dynamics of gyroscope become   

u 

u 2

mw0 q 0

, wx 

wxy 

 

k xx , wy  2 mw0 k xy mw0

2

k yy mw0

2



.                          (17)           

mx  d xx x  d xy y  k xx x  k xy y  u x  2m z y       (12)   

        

my  d xy x  d yy y  k xy x  k yy y  u y  2m z x .       (13) 

Ignoring  the  superscript  (*)  for  notational  clarity,  the  nondimensional representation of (12) and (13) is 

 

 

                                                                

Fabrication  imperfections  contribute  mainly  to  the  symmetric  spring  and  damping  terms,  k xy   and  d xy . 

q  Dq  K b q  u  2Ωq                       (18)   

 wx 2

wxy  2  .          wy 

The  x  and  y  axes  spring  and  damping  terms k xx , k yy , d xx and  d yy   are  mostly  known,  but  have 

where K b  

small unknown variations from their nominal values. The  mass  of  proof  mass  can  be  determined  very  accurately,  and  u x ,  u y   are  the  control  forces  in  the  x  and  y 

  3. Adaptive Control Design 

direction.     

y k xx

z

k yy

d yy

In  this  section  an  adaptive  controller  is  proposed  to  identify the angular velocity and all unknown gyroscope  parameters. The block diagram is shown in Fig. 3. In the  adaptive  control  design,  we  consider  the  equation  (9)  as  the system model.  Disturbance

k xx

m

Reference Model

Proof Mass d xx

d xx k yy

 wxy

Adaptive Controller

 

MEMS Gyroscope

+

Adaptive Law

d yy

Fig. 2. A simple model of a MEMS Z axis gyroscope   

-

X

x

e

Xm

Estimation of Angular rate

Fig.  3.  Block  diagram  of  adaptive  control  for  MEMS  gyroscope    79 

 

International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 7, No. 4 (2010) 

Rewriting the gyroscope model (18) in state space form as   

yields             

 

                                                                                                            

~ X (t)  Am X (t)  BK T (t) X (t)                       (26)                         

X  AX  Bu                               (19)   

 

Where 

Then, we have the tracking error equation 

 

 

 0  w 2 x A  0    wxy

1

0

 d xx

 wxy

0

0

 ( d xy  2 z )  w y

2

 x  x  u x  u    , X      .    (20)   y u y     y 

T

0 1 0 0     B  , 0 0 0 1   

  ( d xy  2 z )    1   d yy 

0

~ e(t)  (Am  BK f )e  BK T (t) X (t)               (27)                         

 

Define a Lyapunov function   





1 T 1 ~ ~ e Pe  tr KM 1 K T                   (28)  2 2

V  

where  P   and  M  diagm1 m2    are  positive  definite  matrix.  Differentiating  V with respect to time yields   

~ ~ V  e T Pe  tr  KM 1 K T                  (29)                          ~ ~ 1 ~ T  T T T   e Qe  e PBK X  tr KM K qm  K m qm  0                               (21)                                                                                                      

The  reference  model  x m  A1 sin( w1t ) , y m  A2 sin( w2 t )   is defined as     



 

where  K m  diag w1

2

2

 



where  P(Am  BK f )  (Am  BK f )T P  Q ,  Q   is 

w2 .   

Similar to (19), the reference model can be written as           

 0  w 2 X m   1  0   0

1

0

0

0

0

0

0  w2

2

0 0  X m  Am X m             (22)  1  0

positive definite matrix.  To make  V  0 , we choose the adaptive law    as   

~           K T (t)  K T (t)   MB T P T eX T (t)                 (30)       

 

  with  K (0)   being arbitrary. This adaptive law yields   

 

V  e T Qe  min ( Q ) e  0                     (31) 

where  Am   is a known constant matrix.    We make the following assumptions. 

  *

Assumption.  There  exists  a  constant  matrix  K   such  that  the  following  matching  condition  A  BK

*T

 Am  

can always be satisfied.    The control target for MEMS gyroscope is (i) to design an  adaptive controller so that the trajectory of  X   can track  the  state  of  reference  model  X m ;  (ii)  to  estimate  the  angular  velocity  of  MEMS  gyroscope  and  all  unknown  gyroscope parameters.    The tracking error and its derivative are         

The  inequality  V    min ( Q ) e   implies  that  e   is  integrable  as 

t



0

e dt 

1

min ( Q )

V ( 0 )  V ( t )

.  Since 

V ( 0 )   is  bounded  and  V ( t ) is  nonincreasing  and  bounded,  it  can  be  concluded  that  lim

t

 e dt

t  0

bounded.  Since  lim

  is 

t

 e dt   is  bounded  and  e     is  also 

t  0

bounded,  according  to  Barbalat’s  lemma,  e   will  asymptotically converge to zero,  lim e( t )  0 .      t 

e(t)  X (t)  X m (t)                             (23)         It     can         be      shown  that  if  f  the  persistent  excitation  can  be  satisfied,  ie. w1  w2   controller  parameter  converges  to    ~     e  Am e  (A  Am )X  Bu .                    (24)         its    true  values,  K  0 .    In  other  words,  excitation  of    proof  mass  should  be  persistently  exciting.    ~ The adaptive controller is proposed as    Since K  0 , then the unknown angular velocity as well   

 

as all other unknown parameters can be determined from 

u(t)  K T (t) X (t)  K f e                         (25)                        T                                                                      A  BK  Am   and we obtain   z  0.25( k 22  k 41 ) .                             

where K ( t )   is  an  estimate  of  K * ,  the  constant  matrix K f   satisfies  the  condition  that    ( Am  BK Hurwitz. 

~

f

)   is 

* We  define  the  estimation  error  as K (t)  K (t)  K and 

substitute this estimation error and (25) into (19)  80   

Conclusion:  if  persistently  exciting  drive  signals,  xm  A1 sin(w1t )   and  y m  A2 sin( w2t )   are  used,  then   

~ K and  e( t )   all  converge  to  zero  asymptotically. 

Consequently  the  unknown  angular  velocity  can  be 

Juntao Fei and Hongfei Ding: System Dynamics and Adaptive Control for MEMS Gyroscope Sensor 

determined as  lim t   z (t )   z . However it is difficult  to establish the convergence rate.      4. Simulation Example 

including  the  angular  velocity  converge  to  their  true  values, and tracking error is going to zero asymptotically  as time go on.    -3

2

We  will  evaluate  the  proposed  adaptive  control  on  the  lumped  MEMS  gyroscope  model  [7]  using  MATLAB/SIMULINK.  The  control  objective  is  to  design  adaptive  state  tracking  controller  so  that  a  consistent  estimate of  z   can be obtained. 

e1

0 -2 -4

In  the  simulation,  we  allowed   5%  parameter  variations  for  the  spring  and  damping  coefficients  with  respect  to  their  nominal  values.  We  further  assumed   5%  magnitude  changes  in  the  coupling  terms  i.e.  d xy and   xy ,  again  with  respect  to  their  nominal 

values.  The  external  disturbance  is  a  random  variable  signal  with  zero  mean  and  unity  variance.    Parameters  of the MEMS gyroscope    are as follows:  m  0.57e  8   kg,  d xx  0.429e  6   N  s/m, 

k xy  5

  N/m, 

6

e3

-2

80

90

100

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

x 10

0

 

8 6

Angular Rate

K   matrix 

is K ( 0 )  0.95 K .  The  desired  motion  trajectories  are  *

0 -2

y m  1.2 sin( w2 t ) ,  where  w1  6.17 kHz   and  w2  5.11kHz.   The  adaptive  gain  of    and 

-4 -6

20 .  The K f   in  (29)  is  chosen  as 

-8

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

 

Fig.  5.  Adaptation  of  angular  velocity  using  adaptive  control   

k11

1540 1535 1530

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

k12

50 0 -50

k13

100 90 80

20 k14

Fig.  4  depicts  the  tracking  errors.  It  is  observed  that  the  tracking  errors  converge  to  zero  asymptotically.    Figs.  5  and  6  draw  the  adaptation  of  the  angular  velocity  and  controller  parameters.    It  is  shown  that  the  estimates  of  angular  velocity  and  controller  parameters  converge  to  their  values.  Fig.7  plots  the  control  input  using  adaptive  control .  The  estimate  of  angular  velocity  using  adaptive  control  has  larger  overshoot  at  the  beginning  but  much  smaller  rise  time.  The  model  uncertainties  and  external  disturbances  are  difficult  to  compensate  in  the  adaptive  controller,  because  there  is  no  disturbance  term  in  the  derivation  whereas  the  disturbance  term  can  be  dealt  with well in the adaptive sliding mode control, therefore,  adaptive  sliding  mode  control  is  better  than  adaptive  control  in  the  presence  of  model  uncertainties  and  external disturbance.  Simulations  demonstrate  that  with  the  control  laws  (29),  and the parameter adaptation laws (34), if the gyroscope  is  controlled  to  follow  the  mode‐unmatched  reference  model,  the  persistent  excitation  condition  is  satisfied,  i.e. w1  w2 ,  and  all  unknown  gyroscope  parameters, 

70

 

2

gain of (41) is  M  diag20 20  

40 50 60 Time(Second)

Fig. 4. The tracking error using adaptive control 

k yy  71.62  

10000 10000 1000 20000 Kf   .  The  adaptive   1000 1000 1000 1000

30

0

The  unknown  angular  velocity  is  assumed   z  5.0  

(34)  is  M  diag 20

20

2

4

xm  sin(w1t )

10

4

N/m, w0  1kHz ,  q 0  10 6 m .  rad/s  and  the  initial  condition  on 

0 -3

d xy  0.0429e  6   N s/m,  d yy  0.687e  36   N s/m,  k xx  80.98   N/m, 

x 10

0 -20

 

81   

International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 7, No. 4 (2010) 

7. Reference 

k21

100 90 80

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

V. I. Utkin, Variable structure systems with sliding modes,    IEEE  Trans.  on  Automatic  Control,    22,  pp.  212‐222,    1977.  P.  Ioannou,  J.  Sun,  Robust  Adaptive  Control.  Prentice‐Hall, 1996.  C.  Chou,  C.  Cheng  ,  A    decentralized  model  reference  adaptive  variable  structure  controller  for  large‐scale  time‐varying  delay    systems,  IEEE  Transactions  on  Automatic Control,    48(7), pp. 1213‐1217, 2003.  C.  Batur,  T.  Sreeramreddy,  Sliding  mode  control  of  a 

k22

50 0 -50

k23

1380 1360 1340

k24

100 0 -100

simulated  MEMS  gyroscope,  ISA  Transaction,  45(1), 

 

Fig.  6.  Adaptation  of  control  parameters  using  adaptive  control    4

Control Signal u1

2

x 10

0 -2 -4 -6

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

0

10

20

30

40 50 60 Time(Second)

70

80

90

100

Control Signal u2

15000 10000 5000 0 -5000

Fig. 7. Adaptive control input      5. Conclusion   

 

This paper investigates the design of adaptive control for  MEMS  gyroscope.  The  dynamics  model  of  the  MEMS  gyroscope  is  developed  and  nondimensionized.  Novel  adaptive approach is    proposed and stability condition is  established.  Simulation  results  demonstrate  that  the  effectiveness of the proposed adaptive control techniques  in  identifying  the  gyroscope  parameters  and  angular  velocity.    6. Acknowledgment  The author thanks to the anonymous reviewers for useful  comments  that  improved  the  quality  of  the  manuscript.  This  work  was  supported  by  National  Science  Foundation  of  China  under  grant  No.  61074056,  The  Natural  Science  Foundation  of  Jiangsu  Province  under  grant No. BK2010201.   

 

82   

pp.99‐108 , 2006 .  R. Leland, Adaptive control of a MEMS gyroscope using  Lyapunov  methods.  IEEE  Transactions  on  Control  Systems Technology, 14, pp.278–283, 2006.  J.  Fei,  C.  Batur,  Robust  adaptive  control  for  a  MEMS  vibratory  gyroscope,  International  Journal  of  Advanced  Manufacturing  Technology,  42(3),  pp.  293‐300, 2009.    J. Fei, C. Batur,A novel adaptive sliding mode control for  MEMS  gyroscope , ISA  Transactions , 48(1),  pp.  73‐78, 2009.  S.Sung  ,W.  Sung,C.  Kim,  S.Yun,  Y.  Lee , On  the  mode‐matched control of MEMS vibratory gyroscope  via  phase‐domain  analysis  and  design,  IEEE/ASME  Transactions on Mechatronics, 14(4), pp.446‐455, 2009.    R. Antonello, R. Oboe, L. Prandi, F. Biganzoli, Automatic  mode matching in MEMS vibrating gyroscopes using  extremum‐seeking  control,  IEEE  Transactions  on  Industrial Electronics, 56(10), pp.3880‐3891, 2009.  Z.  Feng,  M.  Fan,  Adaptive  input  estimation  methods  for  improving  the  bandwidth  of  microgyroscopes,  IEEE  Sensors Journal, 7(4), pp.562‐567, 2007.    Tsai,  Nan‐Chyuan,  Sue,  Chung‐Yang,  Integrated  model  reference  adaptive  control  and  time‐varying  angular  rate  estimation  for  micro‐machined  gyroscopes,  International  Journal  of  Control,  83(2),  pp.  246‐256,  2010.  Raman,  J.  Cretu,  E.;  Rombouts,  P.;  Weyten,  L.    A  closed‐loop digitally controlled MEMS gyroscope with  unconstrained  sigma‐delta  force‐feedback,  IEEE  Sensors Journal, 9(3), pp. 297‐305, 2009.    J.  Fei,  F.  Chowdhury,  Robust  adaptive  controller  for  triaxial  angular  velocity  sensor,  International  Journal  of  Innovative  Computing,  Information  and  Control,  Vol. 7, No. 6, pp. 2439‐2448, 2010.    J.  Fei,  C.  Batur,  A  novel  adaptive  sliding  mode  control  with  application  to  MEMS  gyroscope,  ISA  Transactions, Vol. 48, No 1, pp. 73‐78, 2009.    S. 

Park,  R.  Horowitz,  S.Hong,  Y.  Nam,  Trajectory‐switching  algorithm  for  a  MEMS  gyroscope, IEEE Transactions on Instrumentation and  Measurement, 56(60), pp.2561‐2569, 2007. 

Suggest Documents