微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒?br>
【專利摘要】本發明公開了一種微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒ǎ⑸窠浘W絡全局滑模控制系統，設計控制律，并將其作為微陀螺儀的控制輸入，并基于Lyapunov函數理論設計自適應律，驗證閉環系統的穩定性。全局滑?？刂仆ㄟ^設計動態非線性滑模面來實現，其消除滑?？刂频牡竭_運動階段不具有魯棒性的缺點，使系統在響應的全過程都具有魯棒性，神經網絡全局滑?？刂评萌只？刂坪蜕窠浘W絡的智能控制功能，以降低各自的缺點。本發明簡化了滑模系數的選取，提高了滑模控制系統的瞬態特性和魯棒性，使閉環控制系統具有了全局魯棒性，并消除了滑?？刂浦械亩墩?，為微陀螺儀應用范圍的擴展提供了有力基礎。
【專利說明】CN 103529701 A
書
明
說
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微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒?br>
【技術領域】
[0001]本發明涉及微陀螺儀的控制方法，特別是涉及微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂?方法。
【背景技術】
[0002]微陀螺儀是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件。因其在體積和成本方面的 巨大優勢，微陀螺儀廣泛應用于航空、航天、汽車、生物醫學、軍事以及消費電子領域。但是， 由于設計與制造中的誤差存在和溫度擾動，會造成原件特性與設計之間的差異，降低了微 陀螺儀系統的性能。微陀螺儀本身屬于多輸入多輸出系統并且系統參數存在不確定性以及 易受外界環境的影響。補償制造誤差和測量角速度成為微陀螺儀控制的主要問題，有必要 對微陀螺儀系統進行動態補償和調整。
[0003]目前有將各種先進控制方法應用到微陀螺儀的控制當中，典型的有自適應控制和 滑模控制方法。這些先進方法一方面補償了制作誤差引起的正交誤差，另一方面實現了對 微陀螺儀的軌跡控制。但自適應控制對外界擾動的魯棒性很低，易使系統變得不穩定。
[0004]由此可見，上述現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 一步改進。為了解決現有的陀螺儀在使用上存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解 決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，克服現有的微陀螺儀控制方法存在的缺陷，特別是提高微陀 螺儀系統在存在模型不確定、參數攝動以及外界噪聲等各種干擾，在消除系統抖振的情況 下而不影響理想軌跡的追蹤性能和整個系統的魯棒性，提供一種微陀螺儀的神經網絡全局 滑?？刂品椒?。
[0006]本發明采用的技術方案是：
[0007]微陀螺儀的神經網絡全局滑模控制方法，包括如下步驟：
[0008]I)建立微陀螺儀的理想動力學方程；
[0009]2)根據旋轉系中的牛頓定律建立微陀螺儀的無量綱動力學方程；
[0010]3)建立神經網絡全局滑?？刂葡到y，基于神經網絡全局滑模控制設計控制律，將 其作為微陀螺儀的控制輸入，包括如下步驟
[0011]3-1)設計全局動態滑模面s為= + ⑴
[0012]其中，e為跟蹤誤差，e = q-qffl, q為微陀螺儀運動軌跡，Qffl為理想軌跡
[0013]f(t)是為了達到全局滑模面而設計的函數，f(t) = f (0)e_kt
[0014]c為滑模系數，k為常數；
[0015]3-2)設計神經網絡全局滑模控制律U1，使微陀螺儀實際軌跡跟蹤上理想軌跡，
[0016]U1 = ueq+uvs+un
[0017]其中，
4[0018]
【權利要求】
1.微陀螺儀的神經網絡全局滑模控制方法，其特征在于，包括如下步驟：.1)建立微陀螺儀的理想動力學方程；.2)根據旋轉系中的牛頓定律建立微陀螺儀的無量綱動力學方程；.3)建立神經網絡全局滑?？刂葡到y，基于神經網絡全局滑?？刂圃O計控制律，將其作為微陀螺儀的控制輸入，包括如下步驟.3-1)設計全局動態滑模面s為：
2.根據權利要求1所述的微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒?，其特征在于，所述步驟I)中，微陀螺儀的理想動力學方程為：xm = A1Sin (wjt)，ym = A2Sin (w2t)其中WpW2分別是微陀螺儀在X軸和y軸方向上的振動頻率,W1幸W2,且都不為零,A1^ A2分別為微陀螺儀在X軸和y軸方向上的振幅，t是時間；寫成向量形式為：Hq,,,其中，
3.根據權利要求1所述的微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒?，其特征在于，所述步驟2)中，建立微陀螺儀的無量綱動力學方程具體為，.2-1)考慮到制造缺陷和加工誤差，實際微陀螺儀的集總參數數學模型為
4.根據權利要求1或3所述的微陀螺儀的神經網絡全局滑?？刂品椒?，其特征在于，神經網絡用來估計外部的干擾，外部干擾d設計為： d = co、（x) + €，^為映射誤差。
【文檔編號】G05B13/04GK103529701SQ201310419400
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】儲云迪, 費峻濤 申請人:河海大學常州校區