MEMS陀螺在航天器控制系统中的应用评述.pdf

2015年第34卷第7期
传感器与微系统( Transducer and Microsystem Technologies)
DOI:10.13873/J.1000-9787(2015)07-0001-04
综述与评论
MEMS陀螺在航天器控制系统中的应用评述
施常勇2,张肖
上海市空间智能控制技术重点实验室,上海200233
2.上海航天控制技术研究所,上海200233)
摘要:在分析MEMS陀螺在空间应用优势基础上,对MEMS陀螺的空间适应性进行了分析,提出了其
在空间系统中的应用途径,通过国内外应用情况表明:MEMS陀螺能够广泛应用于航天器控制系统,并随
着工艺水平的提高,将成为航天器控制系统的最佳选择。
关键词:MEMS陀螺;航天器;控制系统;应用
中图分类号:V48.2
文献标识码:A文章编号:1000-9787(2015)07-0001-04
Review for application of MEMS gyro in control
system of spacecraft
SHI Chang-yong'2, ZHANG Xiao.2
(1. Shanghai Key Laboratory of Aerospace Intelligent Control Technology, Shanghai 200233, China
2. Shanghai Institute of Spaceflight Control Technology, Shanghai 200233, China)
Abstract On the basis of analysis on advantage of MEMS gyro in space applications, space adaptability of MEMS
gyro are analyzed, application ways in control system are proposed, application situation at home and abroad show
that MEMS gyro can be widely applied in control system of spacecraft, and with the development of technology
MEMS gyro will become the best choice for control system of spacecraft.
Key words: MEMS gyro; spacecraft; control system application
变失效、热循环、振动、冲击、辐照效应等引起的失效和周期
微机电系统( micro- electro- mechanical system,MEMS)陀性机械疲劳等。
螺是20世纪80年代出现的新技术,它是陀螺技术的发展
本文研究了MEMS陀螺空间应用的优势和空间环境
趋向,经过最近十几年的发展,MEMS陀螺逐步从实验室研适应性,包括真空、冲击、温度、辐射等影响,并分析MEMS
究走向市场,已在生物、医疗、交通运输、工业自动化、智能在控制系统中应用途径,如,组合定姿和故障诊断等,为
机器人、环境、监控,以及军事系统等领域得到日益广泛的MEMS陀螺硏究方向提供了参考
应用。
1MBMS陀螺空间应用技术优势
MEMS技术的发展趋势是伴随着航天器控制系统技术
根据微陀螺仪的原理不同,可以将其分为哥氏加速度
的发展趋势变化的,除了质量轻和功耗低外,还能够适应控效应微振动陀螺、流体陀螺、固体微陀螺、悬浮转子式微陀
制系统所要求的模块化、自适应和可重构的特点,可以螺、徽集成光学式陀螺以及原子陀螺?。微振动陀螺仪是
用于飞行时间较短的微小卫星,对大型卫星已有功能的监最早使用的MEMS陀螺,也是日前市场上使用最多且相对
测,以及更高的风险性的通信卫星中2等。文献[4]重点较成熟的陀螺仪,其原理是:利用哥氏力的作用原理,把输
分析了MEMS技术在微型航天器中的应用,指出了其在航人角速度量转换为一种位移,然后通过电容或压电等方式
天器推进、控制、数据存储、热控和能源等分系统中的发展将其检测出来,与传统高精度的机械陀螺或光学陀螺相比,
前景,并介绍了目前我国在航天MEMS技术方面的研究情MEMS陀螺具有如下独特的优势
况。文献[5]描述了商业级MEMS器件在空间的应用,指
1)微型化和集成化
出MEMS技术在高可靠性的应用可以显著地节约成本,文
MEMS陀螺一般是由硅基材料和利用半导体集成电路
章重点介绍了商业级MEMS器件的失效模式,如黏附和蠕制造工艺制造而成的集微机械、微电子功能高度综合的传
收稿日期:2014-10-23