微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂品椒?br> 【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂品椒ǎ瑢⒎囱莘ㄅc終端滑模相結(jié)合，根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)反演終端滑?？刂坡桑瓜到y(tǒng)狀態(tài)能夠在很短的有限時(shí)間內(nèi)收斂到平衡點(diǎn)，同時(shí)利用自適應(yīng)控制辨識(shí)出微陀螺儀的角速度和其它系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)一步考慮到現(xiàn)有終端滑模控制存在的奇異性問(wèn)題，引入非奇異終端滑?？刂?，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全局非奇異控制，控制器響應(yīng)速度完全可以和傳統(tǒng)終端滑模相媲美，具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明在保證收斂速度和跟蹤性能的同時(shí)，對(duì)外界干擾具有較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑模控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微陀螺儀的控制系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂品椒?。
【背景技術(shù)】
[0002]微陀螺儀是慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的基本測(cè)量元件，因其在體積和成本方面的巨大優(yōu)勢(shì)，微陀螺儀廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、軍事以及消費(fèi)電子領(lǐng)域。但是，由于設(shè)計(jì)與制造中的誤差存在和溫度擾動(dòng)，會(huì)造成原件特性與設(shè)計(jì)之間的差異，降低了微陀螺儀系統(tǒng)的性能。此外，微陀螺儀本身屬于多輸入多輸出系統(tǒng)并且系統(tǒng)參數(shù)存在不確定性以及易受外界環(huán)境的影響。補(bǔ)償制造誤差和測(cè)量角速度成為微陀螺儀控制的主要問(wèn)題，有必要對(duì)微陀螺儀系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和調(diào)整。而傳統(tǒng)的控制方法集中于驅(qū)動(dòng)軸振蕩幅值和頻率的穩(wěn)定控制及兩軸頻率匹配上，不能很好地解決微陀螺儀動(dòng)態(tài)方程的缺陷。
[0003]國(guó)際上有將各種先進(jìn)控制方法應(yīng)用到微陀螺儀的控制當(dāng)中，典型的有自適應(yīng)控制和滑?？刂品椒?。自適應(yīng)控制是在被控對(duì)象的模型知識(shí)或環(huán)境知識(shí)知之不全甚至知之甚少的情況下，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)地工作于最優(yōu)或接近于最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)，給出高品質(zhì)的控制性能，但自適應(yīng)控制對(duì)外界擾動(dòng)的魯棒性很低，易使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的本質(zhì)上是一類(lèi)特殊的非線性控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，這種控制策略和其它控制的不同之處在于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不固定，而是可以根據(jù)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中依照系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預(yù)定的滑動(dòng)模態(tài)的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。該方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)狀態(tài)軌跡到達(dá)滑模面后，難于嚴(yán)格地沿著滑模面向著平衡點(diǎn)滑動(dòng)，而是在滑模面兩側(cè)來(lái)回穿越，從而產(chǎn)生顫動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)含有建模誤差和不確定干擾的微振動(dòng)陀螺儀軌跡追蹤控制，提出了一種基于反演設(shè)計(jì)的自適應(yīng)非奇`異終端滑模控制方法，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂扑惴?，確保整個(gè)控制系統(tǒng)的全局漸進(jìn)穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的可靠性和對(duì)參數(shù)變化的魯棒性。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂品椒?，包括以下步驟:
[0007]I)構(gòu)建微陀螺儀系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.微陀螺儀的自適應(yīng)反演非奇異終端滑?？刂品椒?，其特征在于，包括以下步驟: 1)構(gòu)建微陀螺儀系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微陀螺儀自適應(yīng)反演非奇異終端滑模控制方法，其特征在于，所述微陀螺儀參數(shù)矩陣D, K, Ω的估計(jì)值K , ?的自適應(yīng)算法基于Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì): Lyapunov函數(shù)V設(shè)計(jì)為:
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103728882SQ201410006856
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】嚴(yán)維鋒, 費(fèi)峻濤 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)