微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法，包括以下步驟：1）建立微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型；2）參考軌跡模塊輸出微陀螺儀x和y軸振動的參考軌跡，包括位置、速度信號；3)自適應(yīng)律模塊接收參考軌跡及微陀螺儀系統(tǒng)的輸出，利用自適應(yīng)律估計出參數(shù)的增量；4)控制器模塊接收新的參數(shù)估計，并和軌跡跟蹤誤差、速度跟蹤誤差共同作用產(chǎn)生自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法的控制信號輸出；5)接收控制器模塊的輸出信號，輸出微陀螺儀振動部件的位置和速度信息；6)利用迭代方法重復(fù)步驟3)-步驟5)，得到最終的微陀螺儀振動部件的位置和速度信息。本發(fā)明可以提高微陀螺儀系統(tǒng)對參考軌跡的跟蹤性能。
【專利說明】微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及振動式微陀螺儀的控制系統(tǒng)及方法，特別是涉及振動式微陀螺儀的自 適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 振動式微陀螺儀（MEMS Vibratory Gyroscopes,以下簡稱微陀螺儀）是利用微電 子技術(shù)和微加工技術(shù)加工而成的用來感測角速度的傳感器件。它通過一個由硅制成的振動 的微機(jī)械部件來檢測角速度，因此微陀螺儀非常容易小型化和批量生產(chǎn)，具有成本低和體 積小等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在航空、航天、航海、陸地車輛的導(dǎo)航與定位、消費(fèi)電子領(lǐng)域及 油田勘探開發(fā)等軍事、民用領(lǐng)域中。但是，由于生產(chǎn)制造過程中不可避免的加工誤差以及環(huán) 境溫度的影響，會造成原件特性與設(shè)計之間的差異，導(dǎo)致微陀螺儀存在參數(shù)不確定性，難以 建立精確的數(shù)學(xué)模型。再加上工作環(huán)境中的外界擾動作用不可忽略，使得微陀螺儀的軌跡 追蹤控制難以實(shí)現(xiàn)，且魯棒性較低。
[0003] 目前，國內(nèi)外對于微陀螺儀的研究目前主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造技術(shù)方面，以 及上述的機(jī)械補(bǔ)償技術(shù)和驅(qū)動電路研究，而對于微陀螺儀振動軌跡的跟蹤控制方面的研究 卻很少，特別是利用現(xiàn)代智能控制方法實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤方面的研究和成果十分缺乏。
[0004] 現(xiàn)有的應(yīng)用到微陀螺儀的控制方法有自適應(yīng)控制和滑?？刂频确椒?，但這些設(shè)計 方法較為復(fù)雜，計算量大，難以應(yīng)用，且對外界擾動的魯棒性很低，易使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。
[0005] 由此可見，上述現(xiàn)有的陀螺儀在使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn) 一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有的陀螺儀在使用上存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解 決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的微陀螺儀控制方法存在的缺陷，特別是在存在模 型參數(shù)不確定以及外界噪聲干擾情況下，為提高微陀螺儀系統(tǒng)對參考軌跡的跟蹤性能而提 供一種微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)及方法。
[0007] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，微陀螺儀的自適 應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，包括：
[0008] 參考軌跡模塊（101)，用于輸出微陀螺儀X和y軸振動的參考軌跡，包括位置、速度 信號；
[0009] 自適應(yīng)律模塊（102)，用于接收參考軌跡及微陀螺儀系統(tǒng)的輸出，利用自適應(yīng)律估 計出參數(shù)的增量；
[0010] 控制器模塊（103)，用于接收新的參數(shù)估計，并和軌跡跟蹤誤差、速度跟蹤誤差共 同作用產(chǎn)生自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法的控制信號輸出；
[0011] 微陀螺儀系統(tǒng)（104)，被控對象的數(shù)學(xué)模型，考慮了機(jī)械噪聲的影響，接收控制器 模塊的輸出信號，輸出微陀螺儀振動部件的位置和速度信息；
[0012] 存儲模塊（105)，用于保存本次迭代時的參數(shù)估計信息，用于下一次迭代時的參數(shù) 估計。
[0013] 微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0014] 1)建立微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型；
[0015] 2)參考軌跡模塊輸出微陀螺儀X和y軸振動的參考軌跡，包括位置、速度信號；
[0016] 3)自適應(yīng)律模塊接收參考軌跡及微陀螺儀系統(tǒng)的輸出，利用自適應(yīng)律估計出參數(shù) 的增量；
[0017] 4)控制器模塊接收新的參數(shù)估計，并和軌跡跟蹤誤差、速度跟蹤誤差共同作用產(chǎn) 生自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法的控制信號輸出；
[0018] 5)接收控制器模塊的輸出信號，輸出微陀螺儀振動部件的位置和速度信息；
[0019] 6)利用迭代方法重復(fù)步驟3)_步驟5)，得到最終的微陀螺儀振動部件的位置和速 度息。
[0020] 在所述步驟1)中，微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型為：

【權(quán)利要求】
1. 微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 建立微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型； 2) 參考軌跡模塊輸出微陀螺儀X和y軸振動的參考軌跡，包括位置、速度信號； 3) 自適應(yīng)律模塊接收參考軌跡及微陀螺儀系統(tǒng)的輸出，利用自適應(yīng)律估計出參數(shù)的增 量； 4) 控制器模塊接收新的參數(shù)估計，并和軌跡跟蹤誤差、速度跟蹤誤差共同作用產(chǎn)生自 適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法的控制信號輸出； 5) 接收控制器模塊的輸出信號，輸出微陀螺儀振動部件的位置和速度信息； 6) 利用迭代方法重復(fù)步驟3)-步驟5)，得到最終的微陀螺儀振動部件的位置和速度信 肩、。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，在所述 步驟1)中，微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型為： 在考慮外界干擾時，振動式微陀螺儀模型用式（6)表達(dá)：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微陀螺儀的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，在所述 步驟4)中，根據(jù)微陀螺儀的無量綱動力學(xué)模型和自適應(yīng)參數(shù)估計算法，進(jìn)行自適應(yīng)迭代學(xué) 習(xí)控制，控制信號uk(t)定義為 ：
【文檔編號】G05B13/04GK104049534SQ201410179089
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】陸曉春, 費(fèi)峻濤 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)