摘要由于传统的开环电容式加速度计有精度不高、动态范围过小、工作带宽不大的问题，因此本文设计了一种电容式加速度计闭环反馈控制的方案，来提高加速度计的动态范围和工作带宽。

本文先对开环电容式加速度计进行simulink模拟，得到了其动态输出结果图；然后对闭环电容式加速度计进行数学建模和simulink仿真，得到了其动态输出结果图，再和开环系统对比，证明了闭环系统可有效的提高加速度计的动态范围和工作带宽；最后针对电容式加速度计的闭环反馈系统进行各个模块的设计和PSpice仿真，并连接起来进行整个系统的PSpice的仿真，通过仿真结果进一步证明了静电力反馈控制的优势，为后续制板和调试实验打下基础。87723

毕业论文关键词  电容式加速度计 闭环系统 Simulink模拟 PSpice仿真

毕业设计说明书外文摘要

Title Design of the closed-loop feedback element of a capacitive

        micro-accelerometer based on PSpice             

Abstract

The traditional open-loop capacitive micro-accelerometer have many problems, for example, the accelerometer accuracy is not high, as well as the working dynamic range and bandwidth is too small。 In order to solve these problems, this article design a kind of the closed-loop feedback element of a capacitive micro-accelerometer to improve the accelerometer dynamic range and bandwidth。

This article first use Simulink to simulate the open-loop capacitive micro-accelerometer and obtain the dynamic output figure。 Then the article make a mathematical modeling and Simulink simulation with the closed-loop capacitive micro-accelerometer and obtain the dynamic output figure。 Using the two output figures to contact, we can discover that the closed-loop system can effectively improve the accelerometer dynamic range and bandwidth。 Finally this article make a module design and PSpice emulation for each module which are included in the closed-loop feedback system of capacitive micro-accelerometer。 And then these modules are connected to make the whole system`s PSpice emulation。 Through the emulation result we can prove the advantage of the electrostatic force feedback control and lay foundation for the subsequent plate making and debugging experiment。

Keywords  the capacitive micro-accelerometer, the closed-loop system, 

          the Simulink simulation, the PSpice emulation

目   次

1 绪论  1

1。1 MEMS加速度计  1

1。2 闭环控制系统简介  4

1。3 闭环电容式加速度计  5

2 电容式加速度计开环系统  7

2。1加速度计机械结构模型  7

2。2加速度计电容检测模块数学原理  10

2。3 加速度计相敏解调模块和低通滤波模块数学原理 11

2。4 整体系统的simulink模型  13

3 电容式加速度计闭环系统  15

3。1 闭环系统的数学模型  15From+优!尔.YouErw.com 加QQ75201`8766

3。2 闭环系统带宽增加的原因  16

3。3 闭环系统PID调整模块  18

3。4 闭环系统仿真  21

4 电容式加速度计的闭环系统模块设计  24

4。1 C/V转换模块 24

4。2 移相模块  26

4。3 解调模块  30

4。4 低通滤波模块  32

4。5 PID控制模块  36

4。6 闭环整体系统的PSpice仿真  40

结论  43

致谢  44

参考文献45

1  绪论

在研究惯性方面，通过某些突出的特性将加速度量化是一种最为广泛的方法，而加速度计正是使用了这一方法，目前已大规模应用于包括交通运输业、航海和航天在内的多种领