專利名稱：基于rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制微陀螺儀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制微陀螺儀的方法。
背景技術(shù)：
陀螺儀是很多應(yīng)用領(lǐng)域中最常用的測(cè)量角速度的傳感器，比如導(dǎo)航、制導(dǎo)和控制穩(wěn)定性。陀螺儀是用科里奧利力(即地球自轉(zhuǎn)偏向力)將一個(gè)軸上的能量轉(zhuǎn)移到另一個(gè)軸上的裝置。傳統(tǒng)的操作模式缺少驅(qū)動(dòng)陀螺儀從一個(gè)模式到一個(gè)已知的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而檢測(cè)到的科里奧利加速度耦合到振動(dòng)的感知模式，振動(dòng)是和驅(qū)動(dòng)模式是垂直的。振動(dòng)感知模式的響應(yīng)提供關(guān)于實(shí)用角速度的信息。結(jié)構(gòu)的不完整性通常會(huì)引起橫斷面硬度指數(shù)和正交阻尼影響的結(jié)果，微陀螺儀的性能也受時(shí)變參數(shù)以及諸如熱噪聲、機(jī)械噪聲、感知電路噪聲、環(huán)境變量、積分誤差、參數(shù)變量和外部擾動(dòng)等噪聲源的制約，這些干擾在兩個(gè)振動(dòng)軸之間產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)失諧頻率，而自適應(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。模型參考自適應(yīng)控制是從模型跟蹤問題或模型參考控制問題引申出來的。在模型參考控制中，只要設(shè)計(jì)者非常了解被控對(duì)象和它應(yīng)當(dāng)滿足的要求，即可提出一個(gè)被稱為“參考模型”的模型，用以描述希望的閉環(huán)系統(tǒng)的輸入輸出性能。模型參考控制的設(shè)計(jì)任務(wù)是尋求一種反饋控制律，使被控對(duì)象閉環(huán)系統(tǒng)的性能與參考模型的性能完全相同，滑模變結(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)過程中根據(jù)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)，但是該方法的存在當(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)來回穿越，從而產(chǎn)生顫動(dòng)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中單獨(dú)采用滑模變結(jié)構(gòu)對(duì)微陀螺儀控制時(shí)，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)來回穿越，從而產(chǎn)生顫動(dòng)的缺點(diǎn)的問題。本發(fā)明提供的方法能使得狀態(tài)軌跡最終到達(dá)滑模面，完成跟蹤，可實(shí)現(xiàn)單入單出的神經(jīng)滑?？刂?，提高微陀螺儀控制的穩(wěn)定性和可靠性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂莆⑼勇輧x的方法，包括應(yīng)用在RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑?？刂破魃峡刂葡到y(tǒng)，其特征在于利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模對(duì)微陀螺儀的進(jìn)行控制，包括以 下步驟，步驟⑴，建立理想的動(dòng)力學(xué)模型設(shè)動(dòng)力學(xué)模型的輸出為qni，其中qni = [x^y^zjT為三個(gè)方向上的陀螺儀的位移，控制目標(biāo)是保持慣性質(zhì)量在X，y，z坐標(biāo)軸方向上以給定的頻率擺動(dòng)，振幅為xm =
權(quán)利要求
1.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂莆⑼勇輧x的方法，其特征在于利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模對(duì)微陀螺儀的進(jìn)行控制，包括以下步驟， 步驟(I)，建立理想的動(dòng)力學(xué)模型 設(shè)動(dòng)力學(xué)模型的輸出為qm，其中qm = [xfflyfflzffl]T為三個(gè)方向上的陀螺儀的位移，控制目標(biāo)是保持慣性質(zhì)量在X，I, Z坐標(biāo)軸方向上以給定的頻率擺動(dòng),振幅為xm = A1Sin(ω^), ym=A2Sin (ω 2t), zm = A3Siru ω ,t) ·; 步驟(2)，建立微陀螺儀系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 建立微陀螺儀的狀態(tài)空間模型方程
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂莆⑼勇輧x的方法，其特征在于所述步驟⑵的建立微陀螺儀的狀態(tài)空間模型S +抑+ Μ = 〃-2Ω^具體包括以下步驟， 1)根據(jù)三軸陀螺儀的動(dòng)態(tài)方程
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂莆⑼勇輧x的方法，其特征在于所述步驟(4)的建立RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值調(diào)整函數(shù)的具體包括以下步驟， I)基于李雅普諾夫理論，到達(dá)滑模面的條件是k<0，如果能夠選擇適當(dāng)?shù)目刂屏縰 (t)，使可達(dá)條件成立，那么控制系統(tǒng)將會(huì)收斂于設(shè)計(jì)的滑模面上，采用自適應(yīng)算法不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值來尋找最優(yōu)權(quán)值，最小化M的值，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值調(diào)整的指標(biāo)為
全文摘要
本發(fā)明公開了的一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑?？刂莆⑼勇輧x的方法，將切換函數(shù)作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，滑模控制器作為RBF網(wǎng)絡(luò)的輸出，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能，可實(shí)現(xiàn)單入單出的神經(jīng)滑?？刂疲⒕C合滑變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)算法以及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，能夠達(dá)到控制效果。自適應(yīng)算法根據(jù)可達(dá)條件實(shí)時(shí)在線調(diào)整RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值，從而使得系統(tǒng)最終到達(dá)滑模面，完成跟蹤，還能夠自適應(yīng)滑?？刂撇呗阅軌蚣皶r(shí)的修正和估計(jì)所有的硬性錯(cuò)誤，阻尼等，通過Lyapunov穩(wěn)定性定理可知所提出的自適應(yīng)滑模控制器的穩(wěn)定性是存在的，系統(tǒng)的魯棒性較好，還對(duì)三維微陀螺儀的數(shù)字仿真證明本發(fā)明控制微陀螺儀的方法的有效性。
文檔編號(hào)G05B13/04GK102636995SQ20121013456
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者丁紅菲, 費(fèi)峻濤 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)