[發明專利]基于RBF神經網絡的微陀螺儀系統超扭曲滑模控制方法

在審

• 申請號: 201810915659.8
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109062046A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 馮治琳;費峻濤
• 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RBF神經網絡的微陀螺儀系統超扭曲滑模控制方法，其特征是，包括如下步驟：

1)建立微陀螺儀系統的無量綱動力學方程，并將無量綱動力學方程轉化為其向量形式的等效模型；

2)設計微陀螺儀系統的RBF神經網絡超扭曲滑模控制器，控制器中的控制律由等效控制律和超扭曲滑模控制律組成；

3)采用Lyapunov穩定性理論設計RBF神經網絡權重的自適應算法。

2.根據權利要求1所述的基于RBF神經網絡的微陀螺儀系統超扭曲滑模控制方法，其特征是，所述步驟1)中微陀螺儀系統主要由被彈性材料支撐懸掛的質量塊，靜電驅動裝置和感測裝置三部分組成，構成一個由質量塊和彈簧構成的有阻尼振蕩系統，根據旋轉系中的牛頓定律，綜合考慮各種制造誤差等對微陀螺的影響，再通過微陀螺儀的無量綱化處理，最終得到微陀螺儀的數學模型為：

上式中，m是質量塊的質量，x,y為質量塊在驅動軸和感測軸兩軸的位置向量，表示位置向量的一階導數即速度向量，表示位置向量的二階導數即加速度向量，d_xx,d_yy表示x,y兩軸的阻尼系數，k_xx,k_yy分別是x,y兩軸的彈簧系數，u_x,u_y是表示x,y兩軸的控制輸入，k_xy，d_xy是制造誤差引起的耦合彈簧系數和阻尼系數，Ω_z表示微陀螺儀工作環境中的角速度，是科里奧利力；

將式(1)的兩側同時除以微陀螺基礎質量塊的質量m，參考長度q₀，兩軸的共振頻率的平方ω₀²，得到無量綱化模型如下：

將式(2)改寫為如下向量形式：

考慮系統的參數不確定性和外界干擾，則根據(4)式所描述的微陀螺系的等效模型，微陀螺儀系統模型可修改為：

式中，ΔD為慣性矩陣D+2Ω的未知參數的不確定性，ΔK為矩陣K的未知參數的不確定性，d是外界干擾；

進一步式(5)可表示為：

式中有：

其中為系統的集總參數和不確定性，且不確定性和外界干擾的導數滿足其中δ為不確定干擾導數的上界值，δ為正的常數。