[發明專利]基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法

有效

• 申請號: 201910648374.7
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110389529B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 許斌;張睿;魏琦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法，屬于智能化儀器儀表領域。該方法將陀螺儀動力學模型轉化為無量綱的動力學線性參數化模型；設計動力學平行估計模型，構建系統預測誤差，并結合跟蹤誤差設計參數更新律，提高參數辨識精度；結合參數更新律設計控制器，同時實現陀螺驅動控制和動力學參數辨識。本發明設計的基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法可解決難以在線辨識參數的問題，同時實現陀螺儀驅動控制和高精度參數辨識，進一步改善MEMS陀螺儀性能。

技術領域

本發明涉及一種MEMS陀螺儀的驅動控制方法，特別是涉及一種基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法，屬于智能化儀器儀表領域。

背景技術

精確的動力學模型是進行MEMS陀螺儀硬件設計、控制系統設計和系統仿真的重要條件，而動力學模型參數辨識是其中的關鍵技術。《Nonlinear Estimator Design forMEMS Gyroscope with Time-varying Angular Rate》(Kral Ladislav and StrakaOndrej，《International Federation of Automatic Control》，2017)一文中將動力學模型中的參數和狀態都納入Kalman濾波器的狀態向量，以MEMS陀螺檢測質量塊的位移作為量測量，采用無跡Kalman濾波器進行參數估計。然而這種方法需要大量先驗信息，并不能實現參數在線辨識。

發明內容

要解決的技術問題

為克服現有技術難以實現參數在線辨識的問題，本發明提出一種基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法。該方法一方面設計動力學平行估計模型，構建系統預測誤差，并結合跟蹤誤差設計參數更新律，提高參數辨識精度；另一方面將動力學轉換為線性參數化模型，結合參數更新律設計控制器，同時實現陀螺驅動控制和動力學參數辨識。

技術方案

一種基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：考慮存在正交誤差的MEMS陀螺動力學模型為：

其中，m為檢測質量塊的質量；Ω_z為陀螺輸入角速度，和x^*分別為MEMS陀螺儀檢測質量塊沿驅動軸的加速度、速度和位移，和y^*分別為沿檢測軸的加速度、速度和位移，和為靜電驅動力，c_xx和c_yy為阻尼系數，k_xx和k_yy為剛度系數，和為非線性系數，c_xy和c_yx為阻尼耦合系數，k_xy和k_yx為剛度耦合系數；上述參數根據振動式硅微機械陀螺參數選??；

取無量綱化時間t＝ω_ot^*，無量綱化位移x＝x^*/q₀，y＝y^*/q₀，其中ω₀為參考頻率，q₀為參考長度，對MEMS陀螺動力學模型進行無量綱化處理，并在等式兩邊同時除以得到

其中，和x分別為MEMS陀螺儀檢測質量塊沿驅動軸的無量綱加速度、無量綱速度和無量綱位移，和y分別為沿檢測軸的無量綱加速度、無量綱速度和無量綱位移；

重新定義

則式(2)可以改寫為