【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性测量，尤其涉及基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法。
技术介绍
1、半球谐振陀螺是一种高性能的固体振动陀螺，具有长寿命、高可靠性和高精度的特点。半球谐振子的振动驻波测量角度是一种基于谐振子振动原理的技术，用于测量旋转角度或角速度。具体来说，当一个半球谐振子受到激振而产生振动时，它会形成驻波，这些驻波具有特定的波腹和波节。当半球谐振子的载体不旋转时，这些波腹和波节的位置保持不变。然而，一旦载体开始旋转，驻波会发生进动，即波腹和波节的位置会随着载体的旋转而改变。进动角度与载体的旋转角度之间存在一个固定的比例关系，这个比例关系被称为进动因子。通过测量这个进动角度，就可以计算出载体的转动角度或角速度。
2、半球谐振子在进行振动驻波测量时，由于半球谐振子的阻尼以及加工过程中造成的内部缺陷、质量分布不均匀、残余应力、几何尺寸偏差等均会导致谐振子各轴谐振频率不相等，造成半球谐振子的驻波漂移，极大地影响陀螺的最终性能；
3、在现有技术中，通过谐振子缺陷的特性，设计针对此测量系统补偿的数学模型，但谐振子的性能过分依赖数学模型，当出现非线性的误差和干扰的时候，系统会失去稳定性，导致模型崩溃。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，以解决上述问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，包括如下步骤：
4、s1
5、获取谐振子系统的数学模型，并分析系统中影响振动驻波测量角度的因素；
6、s2：确定控制目标；
7、确定期望性能指标，包括稳定性、跟踪误差、响应速度、抗干扰能力；
8、s3：非线性控制方法选择；
9、根据非线性程度、实时性需求、鲁棒性要求，进行非线性控制方法的选择；
10、s4：控制器设计，以满足系统动态控制目标；
11、s5：验证与优化；
12、在仿真和实际环境中验证控制器性能，调整控制参数，满足性能要求。
13、本专利技术经过系统建模、确定控制目标、选择非线性控制方法、控制器设计和验证优化，确保了谐振子振动驻波测量角度的准确性和稳定性。这种方法能够适应不同的非线性程度、实时性需求和鲁棒性要求，提高了测量系统的综合性能。
14、优选的，在s1中，其具体包括如下步骤：
15、s1.1：获取谐振子系统的数学模型，包括谐振子的振动方程、驻波形成机理及其对旋转角度测量的影响；
16、s1.2：分析系统中影响振动驻波测量角度的因素，包括谐振子的阻尼、内部缺陷、质量分布不均匀、残余应力和几何尺寸偏差；
17、s1.3：建立谐振子各轴谐振频率的数学模型，并分析其对驻波漂移的影响。
18、本专利技术通过获取谐振子系统的数学模型和分析影响因素，增强了对系统振动特性的理解，从而能够更精确地控制驻波测量角度。具体地，识别了阻尼、内部缺陷等关键因素，为后续的控制策略提供了重要的参考。
19、优选的，在s2中，其具体包括如下步骤：
20、s2.1：确定期望性能指标，包括系统稳定性、跟踪误差、响应速度和抗干扰能力。
21、s2.2：确设定控制目标，控制目标包括将驻波漂移误差控制在±0.01°以内，响应时间不超过1ms，抗干扰能力达到±100g加速度。
22、本专利技术明确了性能指标和控制目标，使得控制方法能够针对具体的性能要求进行优化。
23、优选的，在s3中，其具体包括如下步骤：
24、s3.1：根据系统非线性程度、实时性需求和鲁棒性要求，选择适当的非线性控制方法，包括滑模控制方法。
25、s3.2：分析所选非线性控制方法的适用性和优势。
26、本专利技术通过选择适当的非线性控制方法，如滑模控制，提高了控制策略的适用性和优势。这种方法能够适应系统的非线性特性，提升了控制的实时性和鲁棒性。
27、优选的，在s4中，其具体包括如下步骤：
28、s4.1：设计非线性控制器，以满足系统动态控制目标。控制器设计包括控制器的设计、参数的优化和算法的实现。
29、s4.2：控制器通过实时调整谐振子的激振参数，如激振频率和幅值，以抑制驻波漂移，提高测量精度。
30、本专利技术通过设计非线性控制器，实现了对谐振子激振参数的实时调整，有效抑制了驻波漂移，提高了测量精度。这种方法通过精确控制激振频率和幅值，优化了系统的动态响应。
31、优选的，在s5中，其具体包括如下步骤：
32、s5.1：通过仿真和实验验证控制器的性能，包括稳定性、跟踪误差、响应速度和抗干扰能力。
33、s5.2：根据验证结果进行控制器的优化，如调整控制参数、改进控制算法和优化系统结构，以进一步提高控制器的性能。
34、本专利技术通过仿真和实验验证，确保了控制器的性能满足稳定性、跟踪误差、响应速度和抗干扰能力的要求。优化步骤进一步提高了控制器的性能，使其在实际应用中更加可靠。
35、优选的，在s4中，非线性控制器包括滑模控制器，具体包括如下：
36、通过引入滑模表面方程：
37、；
38、其中，为滑模表面，用于描述系统的状态和控制目标；
39、为驻波漂移误差，表示谐振子的实际振动与期望振动之间的偏差；
40、为正比例系数，用于调整滑模控制的强度；
41、为对误差的积分，用于累积历史误差信息，增强控制的鲁棒性；
42、修正滑模控制器的控制律，采用自适应增益，根据驻波漂移误差的大小动态调整增益，以提高控制的鲁棒性和精度；
43、自适应增益调整公式如下：
44、；
45、其中为动态调整的增益，为初始增益，为增益调整系数，为误差的绝对值，用于根据误差大小动态调整增益；
46、通过仿真验证滑模控制器在不同干扰和不确定条件下的性能，确保控制器在实际应用中的稳定性和可靠性。
47、本专利技术引入了滑模控制器，通过滑模表面方程和自适应增益调整，增强了控制的鲁棒性和精度。这种方法能够动态调整控制精度，适应不同的干扰和不确定条件，确保了控制器的稳定性和可靠性。
48、优选的，在s4中，非线性控制器包括自适应控制器，具体包括如下：
49、通过在线学习谐振子的参数变化，实时调整控制参数，以适应不同工作条件。
50、引入自适应律：
51、；
52、其中为实时调整的控制参数；
53、为初始控制参数；
54、为自适应增益，用于调整控制参数的更新速率；
55、为驻波漂移误差，表示谐振子的实际振动与期望振动之间的偏差；
56、为控制参数的导数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S1中，其具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S2中，其具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S3中，其具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S4中，其具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S5中，其具体包括如下步骤：
7.根据权利要求5所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S4.1中，非线性控制器包括滑模控制器，具体包括如下：
8.根据权利要求7所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S4中
9.根据权利要求8所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S4中，滑模控制器、自适应控制器和神经网络控制器通过多模态控制方法进行融合：
10.根据权利要求6所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在S5.2中，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在s1中，其具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在s2中，其具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在s3中，其具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非线性动态控制方法，其特征在于，在s4中，其具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于谐振子的振动驻波测量角度的非...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永德，
申请(专利权)人：四川图林科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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