微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂品椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂品椒?，建立神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂葡到y(tǒng)，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(shù)理論設計自適應律，驗證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。全局滑模控制通過設計動態(tài)非線性滑模面來實現(xiàn)，其消除滑?？刂频牡竭_運動階段不具有魯棒性的缺點，使系統(tǒng)在響應的全過程都具有魯棒性，神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂评萌只？刂坪蜕窠?jīng)網(wǎng)絡的智能控制功能，以降低各自的缺點。本發(fā)明簡化了滑模系數(shù)的選取，提高了滑模控制系統(tǒng)的瞬態(tài)特性和魯棒性，使閉環(huán)控制系統(tǒng)具有了全局魯棒性，并消除了滑模控制中的抖振，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(jīng)網(wǎng)絡全局滑模控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微陀螺儀的控制方法，特別是涉及微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂?方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微陀螺儀是慣性導航和慣性制導系統(tǒng)的基本測量元件。因其在體積和成本方面的 巨大優(yōu)勢，微陀螺儀廣泛應用于航空、航天、汽車、生物醫(yī)學、軍事以及消費電子領(lǐng)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(tǒng)的性能。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)進行動態(tài)補償和調(diào)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?？刂品椒ā＿@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(xiàn)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(tǒng)變得不穩(wěn)定。
[0004]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 一步改進。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(fā)展完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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，特別是提高微陀 螺儀系統(tǒng)在存在模型不確定、參數(shù)攝動以及外界噪聲等各種干擾，在消除系統(tǒng)抖振的情況 下而不影響理想軌跡的追蹤性能和整個系統(tǒng)的魯棒性，提供一種微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局 滑模控制方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007]微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂品椒?，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(jù)旋轉(zhuǎn)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(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂葡到y(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)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
[0011]3-1)設計全局動態(tài)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(shù)，f(t) = f (0)e_kt
[0014]c為滑模系數(shù)，k為常數(shù)；
[0015]3-2)設計神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂坡蒛1，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(quán)利要求】
1.微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)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(jù)旋轉(zhuǎn)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(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂葡到y(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)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(tài)滑模面s為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑模控制方法，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(jù)權(quán)利要求1所述的微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)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(shù)數(shù)學模型為
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的微陀螺儀的神經(jīng)網(wǎng)絡全局滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟?，神經(jīng)網(wǎng)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(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】儲云迪, 費峻濤 申請人:河海大學常州校區(qū)