En tant que dispositif clé capable d'isoler les interférences de mouvement du porteur et de fournir une référence d'attitude stable pour les charges, les plates-formes stabilisées sont largement utilisées dans divers domaines clés tels que l'aérospatiale, les équipements militaires, l'électronique civile et les essais industriels. Leurs performances déterminent directement la précision de fonctionnement et la fiabilité des dispositifs de charge. En tant que composant principal de détection inertielle des plates-formes stabilisées,gyroscopes MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) à deux-axes, avec leurs avantages uniques de petite taille, de légèreté, de faible consommation d'énergie, de coût contrôlable et de réponse rapide, ont progressivement remplacé les gyroscopes mécaniques et les gyroscopes laser traditionnels, devenant ainsi le support principal des plates-formes stabilisées modernes pour obtenir un contrôle d'attitude de haute-précision. Leur rôle s'étend à travers l'ensemble du processus de détection des perturbations, de retour d'attitude et de compensation précise des plates-formes stabilisées, et ils sont essentiels pour garantir le fonctionnement stable des plates-formes stabilisées et améliorer les performances du système.
La fonction principale des gyroscopes MEMS à deux -axes est de détecter les changements de vitesse angulaire sur les deux-axes des plates-formes stabilisées en temps réel et avec précision, en fournissant un support de données brutes fiable pour le contrôle d'attitude de la plate-forme, qui est également le principe de base des plates-formes stabilisées pour réaliser la fonction de "stabilisation d'attitude". La principale exigence des plates-formes stabilisées est d'isoler les perturbations d'attitude du transporteur (tels que les avions, les véhicules, les navires, les satellites, etc.), de sorte que la charge (telle que les caméras optiques, les radars, les lanceurs d'armes, les instruments de détection, etc.) conserve toujours une attitude ou un pointage spatial stable. Basés sur l'effet de force de Coriolis, les gyroscopes MEMS à deux axes, grâce à des structures vibrantes fabriquées sur des tranches de silicium par la technologie de microfabrication, peuvent capturer avec sensibilité les changements de vitesse angulaire de la plate-forme autour de deux axes sensibles orthogonaux, convertir les signaux de rotation mécaniques en signaux électriques détectables et émettre des paramètres de changement d'attitude tels que le tangage et le roulis de la plate-forme en temps réel. Avec une vitesse de réponse rapide et une sensibilité élevée, ils peuvent capturer de minuscules perturbations d'attitude, fournissant des informations de retour précises et opportunes pour un contrôle de compensation ultérieur et résolvant les problèmes des gyroscopes traditionnels tels que la réponse lente et l'incapacité de capturer des perturbations subtiles.
Dans le contrôle d'attitude en boucle fermée-, les gyroscopes MEMS à deux-axes jouent le rôle principal de "surveillance et retour d'attitude", qui est un lien clé pour les plates-formes stabilisées pour obtenir une compensation dynamique et maintenir la stabilité d'attitude. Le mécanisme de fonctionnement d'une plate-forme stabilisée consiste à détecter les perturbations du porteur, à entraîner l'actionneur pour produire un mouvement inverse et à compenser la déviation d'attitude provoquée par la perturbation. La réalisation de ce processus repose entièrement sur le retour en temps réel-des gyroscopes MEMS à deux-axes. Lorsque le transporteur subit des changements d'attitude (tels que des navires se balançant dans les vagues de l'océan, des avions se cognant pendant le vol, des chars secoués pendant le voyage), le gyroscope MEMS à double axe - détectera immédiatement les changements de vitesse angulaire correspondants et transmettra le signal au contrôleur de la plate-forme. Le contrôleur calcule l'écart d'attitude sur la base des données précises fournies par le gyroscope, puis pilote l'actionneur tel qu'un servomoteur pour contrôler les cadres intérieur et extérieur de la plate-forme stabilisée afin de produire un mouvement opposé à la direction de la perturbation et d'amplitude égale, réalisant une compensation d'attitude et garantissant que la charge reste stable à tout moment. Par exemple, dans la plate-forme stabilisée à deux-axes d'un pod électro-optique aéroporté, des gyroscopes MEMS à deux-axes sont installés respectivement sur l'anneau intérieur (anneau de pas) et l'anneau extérieur (anneau d'azimut) pour détecter la vitesse angulaire de rotation des deux anneaux en temps réel. Le contrôleur entraîne le moteur pour qu'il s'ajuste en fonction du signal de retour, isole les vibrations de l'avion porteur, garantit que la charge électro-optique - peut suivre la cible de manière stable et évite la diminution de la précision de détection causée par la perturbation du porteur.
Les caractéristiques de miniaturisation et de faible consommation d'énergie des gyroscopes MEMS à deux -axes ont favorisé la miniaturisation et le développement léger de plates-formes stabilisées et élargi leurs scénarios d'application, ce qui constitue l'un de leurs principaux avantages par rapport aux gyroscopes traditionnels. Les gyroscopes mécaniques et les gyroscopes laser traditionnels sont de grande taille, lourds et consomment beaucoup d'énergie, ce qui les rend difficiles à appliquer sur des plates-formes stabilisées miniaturisées et portables. En revanche, les gyroscopes MEMS à deux axes peuvent être intégrés sur de minuscules puces, avec une taille de quelques millimètres seulement, un poids aussi léger que des dizaines de grammes et une consommation électrique de seulement quelques milliwatts à des dizaines de milliwatts. Ils peuvent être installés de manière flexible dans un espace limité sans occuper beaucoup d'espace de transport supplémentaire ni augmenter la charge globale de la plate-forme, favorisant ainsi la mise à niveau des plates-formes stabilisées vers la miniaturisation et la légèreté. Cet avantage a permis leur large application dans des scénarios tels que les petits cardans aériens d'UAV, les plates-formes stabilisées portables d'exploration géologique et les petits systèmes de stabilisation radar embarqués. Par exemple, dans la photographie aérienne d'UAV, des gyroscopes MEMS à deux axes sont intégrés au système de stabilisation du cardan pour détecter la gigue d'attitude de l'UAV en temps réel, piloter rapidement le cardan pour compenser et garantir des images de prise de vue claires et stables ; dans les équipements d'exploration géologique portables, la plate-forme stabilisée soutenue par des gyroscopes MEMS à deux axes peut isoler les secousses de l'équipement sur un terrain complexe et améliorer la précision de la collecte de données d'exploration.
Dans les plates-formes stabilisées dans différents domaines, le rôle important des gyroscopes MEMS à deux axes-présente une valeur ciblée et devient la « garantie principale » pour le fonctionnement normal des plates-formes stabilisées dans divers domaines. Dans le domaine aérospatial, la plate-forme de satellites stabilisée à deux-axes s'appuie sur des gyroscopes MEMS à deux-axes pour détecter en temps réel les changements d'attitude des satellites causés par les interférences spatiales telles que la pression du rayonnement solaire et le champ gravitationnel irrégulier de la Terre, assurant le fonctionnement stable des charges utiles des satellites (telles que les caméras optiques et les antennes de communication) grâce au contrôle de compensation, et garantissant la précision de l'observation de la Terre et des communications par satellite. Dans le domaine civil, dans la plate-forme stabilisée de recherche et de sauvetage maritime, les gyroscopes MEMS à deux axes peuvent maintenir la caméra sphérique à 360 degrés montée stable, garantissant que les cibles marines peuvent être clairement capturées pendant le processus de recherche et de sauvetage et améliorant l'efficacité de la recherche et du sauvetage. Dans le domaine industriel, dans la plate-forme stabilisée par effecteur final des robots industriels, les gyroscopes MEMS à deux axes détectent les changements d'attitude des articulations en temps réel, garantissant un mouvement stable et une trajectoire précise du bras robotique, et améliorant la précision de la production et de l'assemblage.
De plus, le faible coût-et la facilité de production en série des gyroscopes MEMS à deux-axes ont réduit le coût de fabrication des plates-formes stabilisées et favorisé leur-application à grande échelle. Par rapport aux gyroscopes laser traditionnels et aux gyroscopes à fibre optique, les gyroscopes MEMS à double-axe adoptent une technologie de traitement micro-électro-mécanique, qui peut réaliser une production de masse, réduisant considérablement le coût d'un seul appareil. Cela permet aux plates-formes stabilisées d'être largement utilisées dans des domaines sensibles au coût tels que l'électronique grand public et les tests civils, brisant ainsi la limitation selon laquelle les plates-formes stabilisées traditionnelles de haute précision-sont coûteuses et difficiles à populariser. Dans le même temps, grâce à des optimisations techniques telles que la compensation de température et la suppression du bruit, la précision des gyroscopes MEMS à double axe -a été continuellement améliorée, ce qui peut répondre aux exigences de haute-précision des plates-formes stabilisées pour les systèmes d'armes tactiques et les équipements de détection de haute-précision, élargissant ainsi leur champ d'application.
En résumé,gyroscopes MEMS à deux-axesjouent les rôles essentiels de détection d'attitude, de-retour en temps réel et de compensation précise sur les plates-formes stabilisées. Ils fournissent non seulement un support de détection inertielle fiable pour les plates-formes stabilisées, garantissant la précision de fonctionnement et la stabilité des dispositifs de charge, mais leurs avantages de miniaturisation, de faible consommation d'énergie et de faible coût favorisent également la mise à niveau technologique et l'expansion des applications des plates-formes stabilisées. Que ce soit dans des domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale et les équipements militaires, ou dans des domaines ordinaires tels que l'électronique civile et les tests industriels, les gyroscopes MEMS à deux axes sont des composants essentiels indispensables des plates-formes stabilisées. L'amélioration de leurs performances entraîne directement l'optimisation des performances globales des plates-formes stabilisées, apportant un soutien important au développement technologique de divers domaines.