基于滑??刂频腗EMS陀螺儀不匹配干擾抑制方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著MEMS集成設計技術的不斷進步,MEMS陀螺儀已成為一類極具市場發(fā)展?jié)摿Φ慕撬俣葌鞲衅?,在很多領域尤其是汽車和電子領域得到了普遍的應用。然而,考慮到實際應用下,由于加工誤差,和工作環(huán)境帶來的不確定性和外部擾動的影響,使得MEMS陀螺儀的應用受到的極大的限制?;?刂齐m然對不確定性有很好的魯棒性,但是針對不滿足匹配條件的干擾不具有魯棒性。然而,在實際應用下的參數(shù)不確定和外部擾動通常都是不滿足匹配條件的。所以本文主要針對MEMS陀螺儀控

2、制系統(tǒng)在不匹配干擾下的滑??刂破髟O計實現(xiàn)陀螺儀的模態(tài)運動跟蹤。
  首先,本文就MEMS陀螺儀研究現(xiàn)狀及應用領域和工作原理等基礎知識進行了介紹。研究現(xiàn)狀方面,就提高MEMS陀螺儀精度的一些常用方法進行了總結(jié),分析了目前MEMS陀螺儀控制算法存在的問題,同時針對其他領域的滑??刂扑惴ㄟM行分析,著重分析了在其他領域上抑制不匹配干擾的方法。工作原理方面,主要從MEMS陀螺工作原理和滑??刂苹A知識方面進行介紹,包括MEMS陀螺儀傳統(tǒng)操作

3、模式下的動力學方程推導,以及新型操作模式下的動力學方程模型。對于滑模控制,主要介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理,滑模模態(tài)的存在和到達條件等,最后介紹了滑模變結(jié)構(gòu)在軌跡跟蹤問題上的設計方法。
  其次,本文針對MEMS陀螺儀系統(tǒng)受到匹配以及不匹配干擾影響的情況,提出了一種基于干擾觀測器和線性矩陣不等式的積分滑??刂破?。其中通過求解線性矩陣不等式得到積分滑??刂破髦械姆答佋鲆婢仃嘖。干擾觀測器用來降低切換項增益,從而降低抖振。積分滑模控制

4、器可以消除滑模趨近模態(tài),從而保證全局魯棒性
  再次,研究了基于擴展干擾觀測器(EDOB)和全局滑模控制的MEMS陀螺儀軌跡跟蹤系統(tǒng)控制問題。由于觀測器可以實時估計干擾,所以控制器中的切換項增益大大減小,這樣可以在抑制不匹配干擾的基礎上減小抖振。此外,控制律中加入了線性切換增益,這樣也在一定程度上減小由于切換增益而引起的抖振。隨后,對提出的觀測器和控制器進行了穩(wěn)定性分析。文章還通過二階干擾觀測器和三階干擾觀測器對比分析觀測器階數(shù)對

5、系統(tǒng)控制效果的影響,通過取不同組線性增益和切換增益的值而分析線性切換項對系統(tǒng)的影響。
  最后,本文提出了有限時間干擾觀測器(FTDOB)和非奇異Terminal滑模控制器相結(jié)合,在解決不匹配干擾的同時優(yōu)化控制性能。在實時估計外界干擾的基礎上實現(xiàn)干擾估計誤差有限時間收斂。非奇異滑模控制器的應用解決了常規(guī)Terminal滑??刂破鞯钠娈悊栴},使滑模面有限時間收斂到0,而且在干擾估計誤差有限時間收斂的基礎上,進而使軌跡跟蹤誤差也能實現(xiàn)

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