基于滑?？刂频腗EMS陀螺儀不匹配干擾抑制方法研究.pdf

1、隨著MEMS集成設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，MEMS陀螺儀已成為一類極具市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Φ慕撬俣葌鞲衅?，在很多領(lǐng)域尤其是汽車和電子領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。然而，考慮到實(shí)際應(yīng)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(dòng)的影響，使得MEMS陀螺儀的應(yīng)用受到的極大的限制。滑?？刂齐m然對(duì)不確定性有很好的魯棒性，但是針對(duì)不滿足匹配條件的干擾不具有魯棒性。然而，在實(shí)際應(yīng)用下的參數(shù)不確定和外部擾動(dòng)通常都是不滿足匹配條件的。所以本文主要針對(duì)MEMS陀螺儀控

2、制系統(tǒng)在不匹配干擾下的滑?？刂破髟O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)陀螺儀的模態(tài)運(yùn)動(dòng)跟蹤。
　　首先，本文就MEMS陀螺儀研究現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了介紹。研究現(xiàn)狀方面，就提高M(jìn)EMS陀螺儀精度的一些常用方法進(jìn)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(shí)針對(duì)其他領(lǐng)域的滑模控制算法進(jìn)行分析，著重分析了在其他領(lǐng)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(chǔ)知識(shí)方面進(jìn)行介紹，包括MEMS陀螺儀傳統(tǒng)操作

3、模式下的動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)，以及新型操作模式下的動(dòng)力學(xué)方程模型。對(duì)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(dá)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(shè)計(jì)方法。
　　其次，本文針對(duì)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(cè)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(cè)器用來降低切換項(xiàng)增益，從而降低抖振。積分滑?？刂?/p>

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(kuò)展干擾觀測(cè)器(EDOB)和全局滑?？刂频腗EMS陀螺儀軌跡跟蹤系統(tǒng)控制問題。由于觀測(cè)器可以實(shí)時(shí)估計(jì)干擾，所以控制器中的切換項(xiàng)增益大大減小，這樣可以在抑制不匹配干擾的基礎(chǔ)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(duì)提出的觀測(cè)器和控制器進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。文章還通過二階干擾觀測(cè)器和三階干擾觀測(cè)器對(duì)比分析觀測(cè)器階數(shù)對(duì)

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(xiàng)對(duì)系統(tǒng)的影響。
　　最后，本文提出了有限時(shí)間干擾觀測(cè)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(shí)優(yōu)化控制性能。在實(shí)時(shí)估計(jì)外界干擾的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)干擾估計(jì)誤差有限時(shí)間收斂。非奇異滑?？刂破鞯膽?yīng)用解決了常規(guī)Terminal滑?？刂破鞯钠娈悊栴}，使滑模面有限時(shí)間收斂到0，而且在干擾估計(jì)誤差有限時(shí)間收斂的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使軌跡跟蹤誤差也能實(shí)現(xiàn)