本发明专利技术提供了一种基于角速度估计的自适应模糊滑模控制方法，并将其应用于三轴微陀螺仪控制系统中，可以实现微陀螺仪系统的轨迹跟踪控制和参数估计。本发明专利技术基于微陀螺仪的状态空间方程进行控制器设计，首先，在滑模控制器的基础上设计了一种新型的自适应辨识方法，在线实时更新微陀螺仪的角速度和其它系统参数的估计值；另外利用自适应模糊系统来调节滑模控制切换项中的固定增益，对固定增益的上界值进行模糊逼近，可以减弱滑模控制中出现的抖振现象。应用本发明专利技术可以得到良好的跟踪性能，而且对参数变化和外部扰动具有鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
微陀螺仪基于角速度估计的自适应模糊滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤1）建立微陀螺仪无量纲动态方程；2）建立微陀螺仪的参考模型；3）设计基于角速度估计的自适应模糊滑模控制器，具体为3?1）设计等效控制器，对滑模切换面S求导，令不考虑不确定性和外加干扰，得到等效控制力ueq，ueq＝K*TX?(CB)?1CAme其中，K*T=ωx2-ω12dxxωxydxy-2Ωzωxzdxz+2Ωyωxydxy+2Ωzωy2-ω22dyyωyzdyz-2Ωxωxzdxz-2Ωyωyz(dyz+2Ωx)ωz2-ω32dzz为一个常数矩阵，满足A+BK*T＝Am，X为微陀螺仪的轨迹状态，Xm为参考模型的轨迹状态e为跟踪误差，满足e＝X?XmS为滑模切换面函数，满足S＝Ce，C为滑模系数A和B为微陀螺仪状态方程的状态参量，Am为参考模型状态方程的状态参量；3?2）考虑到所述等效控制力ueq中，K*未知，用K*的估计值K代替K*，自适应调节K的参数，并增加切换控制器，实现对不确定性和外加干扰的鲁棒控制得到自适应滑模控制律φ，φ＝ueq+usw＝KTX?(CB)?1CAme?fsgn(S)其中，ueq=KTX?(CB)?1CAme为等效控制器的输出；usw＝?fsgn(S)为切换控制器的输出，实现对不确定性和外加干扰的鲁棒控制；f为固定增益，是系统本身的不确定性和外加干扰总量fm的上界值；3?3）基于Lyapunov函数，设计等效控制器中的自适应参数K的自适应律，实现系统参数和角速度的自适应辨识，保证整个闭环系统的全局渐进稳定性，Lyapunov函数V1为，V1=12STS+12tr[K~M-1K~T]自适应律为，K.T(t)=-MBTCTSXT其中，估计误差满足M为对称正定矩阵；3?4）由于fm未知，用自适应模糊系统的输出逼近切换控制器的固定增益值f，这样，切换控制器的输出变为则得到自适应模糊滑模控制律为：其中，f^i=Σj=1mαijμA(si)Σj=1mμA(si)=a^iTξi,为的子变量，为可变参数，ξi为模糊向量，a^i=[αi1,αi2,...,αim]T,ξi=[ξi1,ξi2,...,ξim]T,S=S1S2S3T,μA(si)，i=1,2,3为滑模切换面函数的隶属函数，sgn(·)为符号函数，上限m是指隶属函数的个数；3?5）基于Lyapunov函数，设计切换控制器中的可变参数的自适应律实现对外部扰动的鲁棒性，保证整个闭环系统的全局渐进稳定性，Lyapunov函数V2为，V2=12STS+12tr[K~M-1K~T]+12ηΣi=13a~iTa~i自适应律为，α^.i=ηλi2|si|ξi其中，η，λi2为正常数，可变参数的估计误差满足αi*为最优可变参数。FDA00003366883700011.jpg,FDA00003366883700014.jpg,FDA00003366883700021.jpg,FDA00003366883700022.jpg,FDA00003366883700023.jpg,FDA00003366883700024.jpg,FDA00003366883700025.jpg,FDA00003366883700026.jpg,FDA00003366883700028.jpg,FDA00003366883700029.jpg,FDA000033668837000210.jpg,FDA000033668837000213.jpg,FDA000033668837000214.jpg,FDA000033668837000216.jpg,FDA000033668837000218.jpg,FDA000033668837000219.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：辛明缘，费峻涛，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：
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