结合三角翼气动特征，介绍了两种用于三角翼前缘涡控制的MEMS微致动器，它们通过扰动边界层的分离，打破三角翼前缘分离涡的对称性，从而产生控制力矩。着重描述了微气泡致动器的工作原理、薄膜材料的选择以及结构工艺。最后利用计算流体力学软件对微气泡致动器阵列扰动下三角翼前缘涡的变化情况进行了数值仿真，进一步验证了控制方案的可行性。

本文分析了音叉电容式微机械陀螺由本身工作模式和加工误差造成的两类误差源，并探讨了相应的消除方法。首先采用分离电极方法消除了驱动模态位移电流对敏感模态输出信号的耦合；用半频驱动方法抑制了驱动电压信号通过寄生电容对输出信号的耦合；通过在玻璃基体上开槽减轻了梳齿电容的静电悬浮以及玻璃基体上的电荷累积现象。然后通过对驱动电压幅值的自动调节弥补由加工误差所造成的驱动电容不匹配，并采用同步解调消除正交误差。

针对微机电系统设计存在多学科交叉、周期长等问题，提出了“自顶向下”设计与“自底向上”修正的双向微机电系统集成设计方法，并以微惯性器件为典型对象讨论了所涉及的关键技术。在此基础上构建了微机电系统集成设计平台，平台可以实现系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及全参数化驱动的微机电系统设计。并以硅微加速度计为例对该设计思想和平台进行了验证。

平板式可变电容器是MEMS重要的机电耦合部件，建立其宏模型是MEMS系统级快速仿真的迫切需求。本文采用解析法在三维空间内建立了可描述活动极板六自由度运动的宏模型,并以MAST为模型编码语言实现了其多端口参数化组件模型。在SABER仿真平台上构建了电容检测式微加速度计系统级模型，频域仿真结果表明系统的谐振频率相对于有限元模态分析结果，计算精度相差在4%以内；时域仿真结果表明使用该系统级模型能够快速进行有限元分析软件难以实现的复杂机电耦合系统时域行为分析。

提出多端口组件网络方法对MEMS进行建模与仿真，建立了惯导MEMS典型功能结构部件的参数化多端口组件模型，联结组件模型形成网络构建了蟹脚式微加速度计的系统模型。用硬件描述语言作为编码工具，Saber作为平台对该微加速度计模型进行了仿真分析。研究表明，采用多端口组件网络可以实现MEMS整体行为的快速仿真，并能分析局部尺寸参数对系统性能的影响。与有限元分析相比较，微加速度计系统模型仿真得到的检测方向的固有频率误差小于1.0%；同时，仿真结果表明梁的宽度变化对系统灵敏度有较大影响，故需要尽量减小梁宽的加工误差。此外，借助该模型研究了系统对不同频率的正弦以及阶跃输入信号的响应特性。

基于MEMS技术的微机械陀螺是集传感器、致动器、检测与控制等于一体的复杂多学科交叉系统，其整体特性是各个子系统综合作用的结果。在充分考虑工艺、结构、电路、工作环境等多学科或因素的约束条件下，提出了微机械陀螺的多学科概念设计模型。以陀螺的灵敏度最大为优化目标，利用遗传算法对设计模型进行了全局优化，获得了初步的最优设计方案，并采用有限元软件ANSYS验证了优化结果的正确性。

硅微陀螺是一个涉及力、电和流体等多个能量域的复杂系统，设计过程中综合考虑这些能量域的耦合作用有利于预测和改善陀螺的系统性能。本文采用半解析的方法分析了陀螺中的静电—结构耦合问题，引入机电转换单元模拟了偏置电压对驱动模态和敏感模态频率的影响。

阐述了基于多端口组件网络的MEMS建模方法——把MEMS器件分割为多个功能结构部件，并把其建模为参数化多端口组件模型，通过组件端口的相互联结形成的网络表征整个MEMS器件。根据物体的相对运动理论和采用能量法表述了建立微惯性器件的组件模型的一般方法。在此研究基础上，建立了一电容式微加速度计和一微陀螺的系统级模型。仿真结果表明多端口组件网络方法是快速建立和仿真MEMS系统级模型的有效方法，而物体的相对运动理论和能量法对建立惯性MEMS的组件模型具有普遍指导意义。

Euler parameters method is introduced to describe the microstructure's rotation behavior in this paper. Compared to the Euler angles method, the Euler parameters method can be used to linearly establish the rotational kinematic equations of microstructure, as a result the simulation computation time can be greatly saved. As a demonstration, an electrostatic torsion micromirror is designed as a netlist composed of beams, plate mass, and electrostatic gaps, whose rotation behavioral equations are deduced with Euler parameters method. The simulation results, such as modal frequencies, of the micromirror agree to that of FEA very well (the relative error within 2.0%), and the transient analysis shows the simulation of model described using Euler parameters method is three times faster than that based on the Euler angles method. All these indicate Euler parameters method is more effective than Euler angles method to describe microstructure rotational behavior, but without loss of simulation accuracy.

In this paper, we analyzed two suspensions for micromachined comb drive tuning fork gyroscope to find which one is more suitable for higher performance gyroscope. Firstly, the simplified models of the two complex suspensions were presented to get the analytical expressions for the spring constant. Secondly, the modal analysis based on numerical finite element method was carried out to verify the simplified model and determine the final design of the suspension. Finally we fabricated the two gyroscopes in dissolved wafer process and took an actual test. The results showed that type1 suspension has lower spring constant than type2 under the same conditions. And the corresponding gyroscope having lower frequency has bigger scale factor and lower nonlinearity and better bias stability than the type2 one who has the higher frequency under the same test conditions.