微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？刂品椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑模控制方法，本發(fā)明在于將全局快速終端滑模控制與自適應(yīng)控制相結(jié)合，根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性方法設(shè)計全局快速終端滑?？刂坡?，使系統(tǒng)狀態(tài)能夠在很短的有限時間內(nèi)收斂到平衡點(diǎn)，同時利用自適應(yīng)控制辨識出微陀螺儀的角速度和其它系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)一步考慮當(dāng)模型誤差和外界干擾的上界未知的情形，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的功能對微陀螺儀系統(tǒng)的不確定項(xiàng)和外界干擾的上界進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了對建模誤差和不確定干擾的自動跟蹤。本發(fā)明在保證收斂速度和跟蹤性能的同時，對外界干擾具有較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)能力。
【專利說明】微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？刂品椒?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微陀螺儀的控制系統(tǒng)，具體地說是一種微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？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)的基本測量元件，因其在體積和成本方面的巨大優(yōu)勢，微陀螺儀廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、軍事以及消費(fèi)電子領(lǐng)域。但是，由于設(shè)計與制造中的誤差存在和溫度擾動，會造成原件特性與設(shè)計之間的差異，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(tǒng)進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償和調(diào)整。而傳統(tǒng)的控制方法集中于驅(qū)動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態(tài)方程的缺陷。
[0003]國際上的文章有將各種先進(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)控制是在被控對象的模型知識或環(huán)境知識知之不全甚至知之甚少的情況下，使系統(tǒng)能夠自動地工作于最優(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)控制對外界擾動的魯棒性很低，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)在動態(tài)過程中依照系統(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)定的滑動模態(tài)的狀態(tài)軌跡運(yùn)動。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，而是在滑模面兩側(cè)來回穿越，從而產(chǎn)生顫動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對含有建模誤差和不確定干擾的微振動陀螺儀軌跡追蹤控制，提出了一種微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑模控制方法，基于李雅普諾夫穩(wěn)定性方法設(shè)計微陀螺儀參數(shù)矩陣的估計值和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的自適應(yīng)算法，確保整個控制系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的可靠性和對參數(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)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？刂品椒ǎㄒ韵虏襟E；
[0007]I)構(gòu)建微陀螺儀系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為:
[0008]
q + {D + 2D.)q + Kq=u + /(3)
[0009]其中，q為微陀螺儀的質(zhì)量塊在驅(qū)動軸和感測軸兩軸的位置向量，為微陀螺儀系統(tǒng)的輸出；u為微陀螺儀的控制輸入；D為阻尼矩陣在包含了兩軸的固有頻率和耦合的剛度系數(shù)；Q為角速率矩陣為系統(tǒng)的參數(shù)不確定性和外部干擾；
[0010]2)構(gòu)建全局快速終端滑模面s為:
【權(quán)利要求】
1.微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？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所述的微陀螺儀的自適應(yīng)模糊神經(jīng)全局快速終端滑?？刂品椒?，其特征在于，所述微陀螺儀參數(shù)矩陣D，K，Q的估計值的自適應(yīng)算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的自適應(yīng)算法基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論設(shè)計: 李雅普諾夫函數(shù)為:
【文檔編號】G01C19/5776GK103616818SQ201310567156
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】嚴(yán)維鋒, 費(fèi)峻濤 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)