Jako kluczowe urządzenie zdolne do izolowania zakłóceń ruchu nośnego i zapewniające stabilne odniesienie położenia ładunku, stabilizowane platformy są szeroko stosowane w różnych kluczowych dziedzinach, takich jak lotnictwo, sprzęt wojskowy, elektronika cywilna i testy przemysłowe. Ich działanie bezpośrednio determinuje dokładność pracy i niezawodność urządzeń obciążeniowych. Jako główny element czujnika inercyjnego stabilizowanych platform,żyroskopy MEMS z podwójną-osią (mikro-elektro-systemy mechaniczne), dzięki swoim wyjątkowym zaletom, takim jak małe rozmiary, niewielka waga, niskie zużycie energii, kontrolowane koszty i szybka reakcja, stopniowo zastąpiły tradycyjne żyroskopy mechaniczne i żyroskopy laserowe, stając się podstawowym wsparciem dla nowoczesnych stabilizowanych platform umożliwiającym osiągnięcie-precyzyjnej kontroli położenia przestrzennego. Ich rola przebiega przez cały proces wykrywania zakłóceń, informacji zwrotnej o położeniu i precyzyjnej kompensacji ustabilizowanych platform i są kluczowym rdzeniem zapewniającym stabilną pracę ustabilizowanych platform i poprawę wydajności systemu.
Podstawową funkcją żyroskopów MEMS z podwójną-osią jest wykrywanie w czasie rzeczywistym i dokładnych zmian prędkości kątowej ustabilizowanych platform w-osiach, zapewniając niezawodne wsparcie w postaci surowych danych do kontroli położenia platformy, co jest również podstawową przesłanką, aby ustabilizowane platformy mogły osiągnąć funkcję „stabilizacji położenia”. Podstawowym wymogiem platform stabilizowanych jest izolowanie zakłóceń położenia geograficznego lotniskowca (takich jak samoloty, pojazdy, statki, satelity itp.), tak aby ładunek (taki jak kamery optyczne, radary, wyrzutnie broni, przyrządy wykrywające itp.) zawsze utrzymywał stabilną postawę przestrzenną lub wskazanie. W oparciu o efekt siły Coriolisa dwuosiowe żyroskopy MEMS, dzięki wibrującym strukturom wykonanym na płytkach krzemowych w technologii mikrofabrykacji, mogą z czułością wychwytywać zmiany prędkości kątowej platformy wokół dwóch ortogonalnych czułych osi, przekształcać mechaniczne sygnały obrotu na wykrywalne sygnały elektryczne i wyjściowe parametry zmiany położenia, takie jak nachylenie i przechylenie platformy, w czasie rzeczywistym. Dzięki szybkiej reakcji i wysokiej czułości mogą wychwytywać drobne zaburzenia położenia, dostarczając dokładnych i aktualnych informacji zwrotnych do późniejszej kontroli kompensacji i rozwiązując problemy tradycyjnych żyroskopów, takie jak powolna reakcja i niemożność wychwycenia subtelnych zakłóceń.
W kontroli-pętli zamkniętej położenia geograficznego dwuosiowe żyroskopy MEMS odgrywają główną rolę w „monitorowaniu położenia i przekazywaniu informacji zwrotnych”, co stanowi dla stabilizowanych platform kluczowe ogniwo umożliwiające osiągnięcie dynamicznej kompensacji i utrzymanie stabilności położenia. Mechanizm roboczy ustabilizowanej platformy polega na wykrywaniu zakłóceń nośnika, napędzaniu siłownika w celu wytworzenia ruchu wstecznego i kompensowaniu odchylenia położenia spowodowanego zakłóceniem. Realizacja tego procesu całkowicie opiera się na sprzężeniu zwrotnym-w czasie rzeczywistym z dwu-żyroskopów MEMS. Kiedy lotniskowiec podlega zmianom położenia (takim jak statki kołyszące się na falach oceanu, zderzenia samolotów podczas lotu, wstrząsy czołgów podczas podróży), dwuosiowy żyroskop MEMS natychmiast wykryje odpowiednie zmiany prędkości kątowej i przekaże sygnał do kontrolera platformy. Sterownik oblicza odchylenie położenia w oparciu o dokładne dane wyjściowe z żyroskopu, a następnie steruje siłownikiem, takim jak serwomotor, w celu sterowania wewnętrzną i zewnętrzną ramą ustabilizowanej platformy w celu wytworzenia ruchu przeciwnego do kierunku zakłócenia i o równej wielkości, realizując kompensację położenia i zapewniając, że obciążenie pozostaje stabilne przez cały czas. Na przykład w stabilizowanej-osiowej platformie powietrznego modułu elektro-optycznego dwuosiowe żyroskopy MEMS są instalowane odpowiednio na pierścieniu wewnętrznym (pierścieniu nachylenia) i zewnętrznym (pierścieniu azymutu), aby wykrywać prędkość kątową obrotu obu pierścieni w czasie rzeczywistym. Sterownik steruje silnikiem, aby dostosować się do sygnału sprzężenia zwrotnego, izoluje wibracje statku powietrznego,{14}zapewnia, że obciążenie elektrooptyczne może stabilnie śledzić cel i pozwala uniknąć spadku dokładności wykrywania spowodowanego zakłóceniami nośnej.
Miniaturyzacja i niskie zużycie energii przez dwuosiowe żyroskopy MEMS-promowały miniaturyzację i lekki rozwój stabilizowanych platform oraz poszerzyły możliwości ich zastosowań, co jest jedną z ich głównych zalet w porównaniu z tradycyjnymi żyroskopami. Tradycyjne żyroskopy mechaniczne i żyroskopy laserowe są duże, ciężkie i zużywają dużo energii, co utrudnia ich zastosowanie w zminiaturyzowanych i przenośnych platformach stabilizowanych. Z kolei dwuosiowe żyroskopy MEMS-można zintegrować z małymi chipami o rozmiarze zaledwie kilku milimetrów, wadze rzędu kilkudziesięciu gramów i poborze mocy od kilku miliwatów do kilkudziesięciu miliwatów. Można je elastycznie instalować na ograniczonej przestrzeni, nie zajmując dużej ilości dodatkowej przestrzeni nośnej ani nie zwiększając całkowitego obciążenia platformy, skutecznie promując modernizację stabilizowanych platform w kierunku miniaturyzacji i lekkości. Ta zaleta umożliwiła ich szerokie zastosowanie w scenariuszach, takich jak małe powietrzne gimbale UAV, przenośne platformy stabilizowane do badań geologicznych i małe pokładowe systemy stabilizacji radarowej. Na przykład w przypadku fotografii lotniczej UAV dwuosiowe żyroskopy MEMS są zintegrowane z systemem stabilizacji gimbala w celu wykrywania drgań położenia UAV w czasie rzeczywistym, szybkiego sterowania gimbalem w celu kompensacji oraz zapewnienia wyraźnych i stabilnych obrazów. w przenośnym sprzęcie do badań geologicznych stabilizowana platforma wspierana przez dwu-żyroskopy MEMS w osi może izolować drgania sprzętu w złożonym terenie i poprawiać dokładność gromadzenia danych poszukiwawczych.
W stabilizowanych platformach w różnych dziedzinach ważna rola dwuosiowych żyroskopów MEMS-przynosi docelową wartość i staje się „podstawową gwarancją” normalnego działania stabilizowanych platform w różnych dziedzinach. W lotnictwie i kosmonautyce dwuosiowa stabilizowana platforma satelitarna wykorzystuje dwu-żyroskopy MEMS do wykrywania w czasie rzeczywistym zmian położenia satelitów spowodowanych zakłóceniami kosmicznymi, takimi jak ciśnienie promieniowania słonecznego i nierówne pole grawitacyjne Ziemi, zapewniając stabilną pracę ładunków satelitarnych (takich jak kamery optyczne i anteny komunikacyjne) poprzez kontrolę kompensacji oraz gwarantując dokładność obserwacji Ziemi i komunikacji satelitarnej. W zastosowaniach cywilnych, na stabilizowanej platformie poszukiwań i ratownictwa morskiego, żyroskopy MEMS z podwójną-osią zapewniają stabilność zamontowanej kamery sferycznej 360-stopni, zapewniając wyraźne uchwycenie celów morskich podczas procesu poszukiwań i ratownictwa, co poprawia skuteczność poszukiwań i ratownictwa. W przemyśle, w platformie robotów przemysłowych ze stabilizacją efektorową, dwuosiowe żyroskopy MEMS wykrywają zmiany położenia stawów w czasie rzeczywistym, zapewniając stabilny ruch i precyzyjną ścieżkę ramienia robota oraz poprawiając dokładność produkcji i montażu.
Ponadto niski-koszt i łatwość produkcji masowej dwuosiowych żyroskopów MEMS-obniżyły koszty produkcji stabilizowanych platform i promowały ich zastosowanie-na dużą skalę. W porównaniu z tradycyjnymi żyroskopami laserowymi i żyroskopami światłowodowymi, dwuosiowe żyroskopy MEMS wykorzystują technologię mikro-elektro-przetwarzania mechanicznego, która umożliwia produkcję masową, znacznie zmniejszając koszt pojedynczego urządzenia. Dzięki temu stabilizowane platformy mogą być szeroko stosowane w dziedzinach wrażliwych na koszty, takich jak elektronika użytkowa i testy cywilne, łamiąc ograniczenia, jakie stanowią tradycyjne,-precyzyjne platformy ze stabilizacją, które są drogie i trudne do spopularyzowania. Jednocześnie dzięki optymalizacjom technicznym, takim jak kompensacja temperatury i tłumienie szumów, dokładność dwuosiowych żyroskopów MEMS-jest stale poprawiana, co pozwala sprostać wysokim{{11}wymaganiom precyzji stabilizowanych platform systemów broni taktycznej i-precyzyjnego sprzętu detekcyjnego, jeszcze bardziej poszerzając zakres ich zastosowań.
Podsumowując,dwuosiowe żyroskopy MEMS-odgrywają podstawową rolę w wykrywaniu położenia,-informowaniu zwrotnym w czasie rzeczywistym i precyzyjnej kompensacji na stabilizowanych platformach. Zapewniają nie tylko niezawodne wsparcie wykrywania inercyjnego dla stabilizowanych platform, zapewniając dokładność pracy i stabilność urządzeń obciążających, ale także ich zalety w postaci miniaturyzacji, niskiego zużycia energii i niskich kosztów, sprzyjają modernizacji technologicznej i rozszerzaniu zastosowań stabilizowanych platform. Niezależnie od tego, czy chodzi o-zaawansowane dziedziny, takie jak sprzęt lotniczy i kosmiczny czy sprzęt wojskowy, czy o zwykłe dziedziny, takie jak elektronika cywilna i testy przemysłowe, żyroskopy MEMS z podwójną-osią są niezbędnymi podstawowymi komponentami stabilizowanych platform. Poprawa ich wydajności bezpośrednio wpływa na optymalizację ogólnej wydajności platform stabilizowanych, zapewniając istotne wsparcie dla rozwoju technologicznego różnych dziedzin.