[發明專利]基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法

有效

• 申請號: 201110316518.2
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102393639A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 費峻濤;王世濤
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、根據線性化反饋技術和微陀螺儀動態方程設計控制律????????????????????????????????????????????????，基于函數將滑模控制加到控制律中得到滑模控制律，其中滑模面設計為；

（2）、采用模糊系統逼近實際系統，得到模糊滑模控制律；

（3）、基于函數確定模糊滑模控制律中參數的自適應律；

（4）、利用模糊逼近誤差大于等于最小逼近誤差，將控制律中的參數巧妙的選取為逼近誤差的絕對值加上一個大于零的常數即，保證系統的無條件穩定，且加快系統的響應和減少系統的抖振。

2.根據權利要求1所述的一種基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法，其特征在于：所述（1）步驟包括以下步驟：

1）、實際微陀螺儀的集總參數數學模型為：?

????????????（1）

其中是質量塊的質量，是質量塊在旋轉系中的坐標，是三軸的阻尼系數，是三軸的彈簧系數，是耦合的阻尼系數，是耦合的彈簧系數，是三軸的控制輸入，是三軸的輸入角速度；

2）、對模型進行非量綱化處理，考慮無量綱時間，方程（1）兩邊同除以參考頻率、參考長度和，定義參數如下：

，，，，，，，，，，

得到陀螺儀的無量綱運動方程的最終矢量形式如（2）：

?????????????????????????????????????????（2）??

其中，，，，

，

3）、微陀螺儀為二階系統，定義滑模面為：

?????????????????????????????????????????????（3）

陀螺儀的無量綱運動方程的最終形式（2）可以變形為（4）：???????

??????????????????????（4）

其中，，

根據線性化反饋技術，將控制律設計為（5）：

???????????????????????????????????????????????（5）

4）、定義函數為，對求一階導，得

?

取?

????????????????????????????（6）

則，根據定理，，，有界，

把（6）代入（5），得滑模控制律為：

?????????????????????????????????（7）。

3.根據權利要求2所述的一種基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法，其特征在于：

所述（2）步驟包括以下步驟：設模糊系統由條形式的模糊規則構成：

：??????????

采用乘積推理機、單值模糊器和中心解模糊器，模糊系統的輸出如（8）：

???????????????????????????????????（8）

其中為的隸屬度函數；

定義，，則（8）變成向量形式（9）：

????????????????????????????????????????????（9）

采用模糊系統逼近，得到模糊滑模控制律為（10）：

???????????????????????????????（10）。

4.根據權利要求3所述的一種基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法，其特征在于：

所述（3）步驟包括以下步驟：

定義最優參數為，最小逼近誤差為，，

對求一階導，得

定義函數為，對求一階導，把代入，得

?

取自適應律為（11）：

???????????????????????????????????????????????（11）。

5.根據權利要求4所述的一種基于自適應模糊滑模的微陀螺儀追蹤控制方法，其特征在于：

所述（4）步驟包括以下步驟：

將簡化為，

取為（12）：

????????????????????????????????（12）

則，根據穩定性定理，，，漸進趨近于零，從微分方程?可以看出，漸進趨近于零。