[發明專利]一種MEMS陀螺儀動態逆控制方法和裝置

有效

• 申請號: 202010842432.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112099350B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 閔海波;張睿;許斌
• 申請（專利權）人: 北京愛賓果科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G01C19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王嬌嬌

本申請公開了一種MEMS陀螺儀動態逆控制方法和裝置，以提高MEMS陀螺儀驅動控制系統的環境適應能力，本方法通過將陀螺儀動力學模型轉化為嚴格反饋形式；設計基于神經網絡的平行估計模型逼近真實動力學，并基于神經網絡預測誤差和跟蹤誤差設計神經網絡權值的復合自適應律，實現未知動力學的有效動態估計；設計擾動觀測器實現外部干擾的有效估計；基于反步法設計動態逆控制系統，避免反步法的“微分爆炸”并實現MEMS陀螺儀驅動控制。本申請設計的基于平行估計的MEMS陀螺儀動態逆控制方法可解決動態動力學及外部干擾難以準確估計的問題，實現高精度陀螺儀驅動控制，進一步改善MEMS陀螺儀驅動控制性能。

技術領域

本申請涉及智能化儀器儀表領域，更具體地說，涉及一種MEMS陀螺儀動態逆控制方法和裝置。

背景技術

目前，鑒于體積小、低功耗、價格低的優點，MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微機電系統)陀螺儀廣泛應用于機器人、消費電子、可穿戴設備等角速度測量領域。但是，由于MEMS陀螺儀電路信號非常微弱，有用信號極易受到溫度、氣壓等外部環境及外部干擾影響，一旦有用信號受到外部干擾或變化工作環境影響，則會導致陀螺驅動控制性能變差。因此，采用自適應控制提高驅動控制系統的環境適應能力是非常必要的。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種MEMS陀螺儀動態逆控制方法和裝置，采用自適應控制以提高MEMS陀螺儀驅動控制系統的環境適應能力。

為了解決上述技術問題，本申請提供如下技術方案：

一種MEMS陀螺儀動態逆控制方法，包括：

構建考慮外部干擾和變化工作環境影響的MEMS陀螺動力學模型；

構建所述MEMS陀螺動力學模型的基于平行估計的動態逆控制器；

根據所述動態逆控制器構建平行估計模型，并設計擾動觀測器；

采用所述平行估計模型、所述擾動觀測器和所述動態逆控制器來驅動所述MEMS陀螺儀動力學模型，以實現所述MEMS陀螺儀的驅動。

進一步的，所述構建考慮外部干擾和變化工作環境影響的MEMS陀螺動力學模型，具體為：

考慮外部干擾的MEMS陀螺動力學模型為：式中，x和y分別為MEMS陀螺儀檢測質量塊沿驅動軸和檢測軸的位移，d₁和d₂分別為驅動軸和檢測軸上的外部干擾，f₁和f₂為隨外部環境變化的未知非線性動力學，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，Ω為陀螺輸入角速度，u₁和u₂分別為驅動軸和檢測軸上控制輸入；

考慮變化工作環境的影響，c_xx、c_yy、k_xx、k_yy、c_xy、c_yx、k_xy和k_yx均為隨環境變化的不確定參數，f₁和f₂為未知非線性動力學；

定義f＝[f₁,f₂]^T，d＝[d₁,d₂]^T，u＝[u₁,u₂]^T，則可寫為：