【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微机电系统，尤其是涉及一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法。
技术介绍
1、陀螺仪由于其体积小、重量轻、功耗低的优异特性，已被广泛应用于汽车、机器人和智能手机等许多领域。然而，当多种环境干扰同时作用于陀螺仪时，如温度、振动和冲击等，陀螺仪的内部机械部件以及外部接口电路部件都将受到影响，导致陀螺仪发生偏置漂移，并在一段时间内进一步随机变化，该变化会不可避免地恶化偏置精度。因此，提升mems陀螺在未知环境干扰下精度保持能力已成为该
的重要研究内容。
2、阵列技术是常用提升mems陀螺仪对环境中未知干扰适应性的方法之一。该方法利用mems技术，将高漂移个体微陀螺仪在单个晶片上组合为陀螺阵列，再通过融合估计算法产生低漂移角速率输出。检索发现，专利1“mems传感器阵列式高精度输出控制方法”提出了一种适用于陀螺阵列的在线动态系统偏差估计算法；文献1“unknown-input-drivenvariable-weight distributed em-based filter to improve accuracy of memssensors array with power reduction of 6.5 times”将专利1与期望最大化滤波算法相结合，提出一种变权分布期望最大化滤波方法来识别陀螺阵列未知扰动下的偏差；文献2“bias accuracy maintenance under unknown disturbances by multiple homogeneousmems gyrosc
3、基于以上已有方案以及存在的问题，区别于以往外界干扰导致陀螺阵列的偏差仅出现在量测方程的传统方法，本专利技术提出了一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，该方法首次提出扰动下陀螺阵列状态、量测同时含有偏差的状态空间模型，采用自适应扩张状态观测器的方式，通过强化学习与观测器的结合，突破传统方法无法同时估计状态扰动和量测偏差的技术难题，极大地提升陀螺阵列的零偏稳定性，实现多未知干扰下陀螺阵列高精度输出。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，包括以下步骤：
3、s1、根据mems陀螺阵列在飞行过程中所受的未知环境干扰情况，输出mems陀螺信号，构建描述真实运动情况的离散时间系统状态模型，同时在状态和量测模型中加入未知干扰以描述mems陀螺的实际情况，得到状态和量测方程中均含有未知干扰的线性离散状态空间模型和经过扩维的系统偏差模型；线性离散状态空间模型包括：陀螺状态模型、陀螺量测模型和陀螺量测偏差模型；
4、s2、对多个mems陀螺信号进行线性组合，得到了与未知扰动无关的伪量测模型，满足解耦条件后，通过在步骤s1得到的扩维的系统偏差模型，解耦伪量测模型，得到与未知扰动无关的量测偏差模型；
5、s3、设计mems陀螺信号扩维后得到的mems陀螺阵列信号的最小方差无偏估计方法，从而获得量测偏差模型的实际误差与预测误差、及实际误差与预测误差的方差以及增益矩阵；
6、s4、首先根据步骤s3的量测模型的预测误差和量测模型的实际误差构造偏差校正后的系统，接着根据该系统表达式构造扩张状态观测器；加入基于强化学习的自适应模块对步骤s41构造的扩张状态观测器进行优化，使得扩张状态观测器能够结合已有估计信息进行最优参数选取；
7、s5、使用重构加权的方法对步骤s4陀螺阵列的系统状态估计量进行全局融合，采用加权重构融合的方法，首先获得基于拉格朗日函数的最优权重系数，设计针对陀螺的灰色关联度记忆融合算法，最后计算重构系数，从而完成陀螺阵列的全局融合，最终得到mems陀螺阵列的最终输出信号。
8、优选的，在步骤s1中，根据mems陀螺在实际应用过程中所受干扰情况，建立状态和量测方程中均含有未知干扰的线性离散状态空间模型：
9、陀螺状态模型
10、（1）
11、陀螺量测模型
12、（2）
13、陀螺量测偏差模型
14、（3）
15、上式中，、、为维数已知的矩阵，为陀螺的真实角速率，为已知的状态干扰输入，表示未知状态干扰在时刻的输入，代表状态在时刻的过程噪声，代表已知的量测模型输出转移矩阵，表示传感器未知的量测偏差对应的系数矩阵，表示第个陀螺仪在时刻的未知量测偏差，表示第个陀螺仪在时刻量测模型的过程噪声，表示已知的量测系统偏差转移矩阵，为已知的扰动矩阵，为第个陀螺仪在时刻未知量测干扰，表示第个陀螺仪的量测系统偏差模型的过程噪声；
16、将公式（3）扩维，得到系统偏差模型：
17、（4）
18、式（4）中，则为维的mems陀螺阵列在 k时刻的未知量测干扰，，，，。
19、优选的，在步骤s2中，对 n个陀螺的信息进行线性组合，构造陀螺偏差模型，采用减法实现偏差系统模型与状态的解耦：
20、 （5）
21、其中，代表维的mems陀螺阵列在时刻的量测偏差输出，表示陀螺仪在时刻的输出，为第个mems陀螺的加权系数，，， n为mems陀螺数目，，并且取值区间为[0,1]；
22、将公式（5）采用线性组合的方式进行简化，得到伪量测模型：
23、 （6）
24、其中，表示陀螺仪 n在 k+1时刻量测模型的过程噪声； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤S1中，根据MEMS陀螺在实际应用过程中所受干扰情况，建立状态和量测方程中均含有未知干扰的线性离散状态空间模型：
3.根据权利要求2所述的一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤S2中，对N个陀螺的信息进行线性组合，构造陀螺偏差模型，采用减法实现偏差系统模型与状态的解耦：
4.根据权利要求3所述的一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤S3中，由式（6）以及式（8）得到量测模型的预测误差：
5.根据权利要求4所述的一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤S4中，根据式（9）和式（10），获得进行偏差校正后的系统：
6.根据权利要求5所述的一种阵列式MEMS陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤S4中，通过基于q-learning的自适应取值方法，对最优参数取值：
7.根据权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤s1中，根据mems陀螺在实际应用过程中所受干扰情况，建立状态和量测方程中均含有未知干扰的线性离散状态空间模型：
3.根据权利要求2所述的一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征在于，在步骤s2中，对n个陀螺的信息进行线性组合，构造陀螺偏差模型，采用减法实现偏差系统模型与状态的解耦：
4.根据权利要求3所述的一种阵列式mems陀螺高精度抗干扰控制方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：申强，薛可，杨竣舒，吕文杰，叶芳，常洪龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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