本發明公開了一種帶誤差限定的微陀螺滑?？刂品椒?，包括如下步驟：1)建立微陀螺儀的數學模型；2)誤差限定邊界的設計；3)等效誤差變換；4)使用等效誤差進行的滑模面設計；5)控制力設計；6)穩定性證明。本發明提供一種帶誤差限定的微陀螺滑模控制方法，本方法能夠在進行微陀螺控制之前就人為設計好所需要的誤差指標曲線，從而保證微陀螺系統的高質量響應，保證系統的穩定性。

技術領域

本發明屬于自動控制系統技術領域，具體涉及一種帶誤差限定的微陀螺滑?？刂品椒?。

背景技術

微陀螺儀是很常見的測量角速度的傳感器，在很多領域得到應用，如導航、手機、航模以及軍事制導等等。微陀螺儀是一種能夠將一個軸上的能量轉移到令一個軸上的裝置，其原理是利用科里奧利力(即地球自轉偏向力)。測量角速度的過程需要在驅動軸上加上振幅和頻率都穩定的振動信號，感應軸和驅動軸處于同一平面并且互相垂直，當有與驅動軸和感應軸都垂直的角速度輸入時，感應軸上會感應到科里奧利力，科里奧利力的大小與角速度成正比關系。

而由于機械加工的誤差，驅動軸和感應軸并不完全垂直，造成兩軸之間產生附加耦合。此外，機械噪聲，熱噪聲，感測電路的噪聲，微陀螺儀本身參數的偏差和外部干擾都會造成微陀螺儀的性能下降。因此，有必要對微陀螺儀采用先進的控制方法來進行控制。

通常方法能夠驅動微陀螺在驅動軸和感應軸上進行振蕩，但是振蕩的暫態過程難以保證。可能會出現振動幅值過大，振蕩收斂時間過長等不良性能。本專利所設計的一種帶誤差限定的微陀螺滑?？刂品椒?，能夠在進行微陀螺控制之前就人為設計好所需要的誤差指標曲線，從而保證微陀螺系統的高質量響應。

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了克服傳統控制方法不能保障MEMS微陀螺誤差指標符合設計要求的問題，包括微陀螺誤差的暫態有界性和誤差收斂的快速性。本發明提供一種帶誤差限定的微陀螺滑?？刂品椒?，本方法能夠在進行微陀螺控制之前就人為設計好所需要的誤差指標曲線，從而保證微陀螺系統的高質量響應，保證系統的穩定性。

技術方案：本發明所述的帶誤差限定的微陀螺滑?？刂品椒?，包括如下步驟：

1)建立微陀螺儀的數學模型；

2)誤差限定邊界的設計；

3)等效誤差變換；

4)使用等效誤差進行的滑模面設計；

5)控制力設計；

6)穩定性證明。

進一步的，步驟1)中微陀螺儀的數學模型為：

其中

其中x,y代表陀螺儀在XY軸方向上的位移，d_xx d_yy為XY軸方向彈簧的彈性系數，k_xxk_yy為XY軸方向的阻尼系數，d_xy、k_xy是由于加工誤差等引起的耦合參數，m為陀螺儀質量塊的質量，Ω_z為質量塊自轉的角速度，u_x,u_y為XY軸方向上的控制力信號。

進一步的，步驟1)中微陀螺儀的數學模型考慮系統參數不確定和外界干擾，模型為：

其中且F有界，上界設為F_d，滿足|F|<F_d；

寫成狀態方程形式為

其中q₁＝q，

進一步的，步驟2)中定義誤差限定邊界為：