基於rbf神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法
2023-07-17 03:15:51 2
專利名稱：基於rbf神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法
技術領域：
本發明涉及控制系統技術領域，具體涉及一種自適應的基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法。
背景技術：
陀螺儀是很多應用領域中最常用的測量角速度的傳感器，比如導航、制導和控制穩定性。陀螺儀是用科裡奧利力(即地球自轉偏向力)將一個軸上的能量轉移到另一個軸上的裝置。傳統的操作模式缺少驅動陀螺儀從一個模式到一個已知的擺動運動，而檢測到的科裡奧利加速度耦合到振動的感知模式，振動是和驅動模式是垂直的。振動感知模式的響應提供關於實用角速度的信息。結構的不完整性通常會引起橫斷面硬度指數和正交阻尼影響的結果，微陀螺儀的性能也受時變參數以及諸如熱噪聲、機械噪聲、感知電路噪聲、環境變量、積分誤差、參數變量和外部擾動等噪聲源的制約，這些幹擾在兩個振動軸之間產生一個振動失諧頻率，而自適應控制是在被控對象的模型知識或環境知識知之不全甚至知之甚少的情況下，使系統能夠自動地工作於最優或接近於最優的運行狀態，給出高品質的控制性能。模型參考自適應控制是從模型跟蹤問題或模型參考控制問題引申出來的。在模型參考控制中，只要設計者非常了解被控對象和它應當滿足的要求，即可提出一個被稱為「參考模型」的模型，用以描述希望的閉環系統的輸入輸出性能。模型參考控制的設計任務是尋求一種反饋控制律，使被控對象閉環系統的性能與參考模型的性能完全相同，滑模變結構控制的本質上是一類特殊的非線性控制，其非線性表現為控制的不連續性，這種控制策略和其它控制不同之處在於系統的結構並不固定，而是可以根據系統在動態過程中根據系統的當前狀態有目的地不斷變化，迫使系統按照預定的滑動模態的狀態軌跡運動，但是該方法的存在當狀態軌跡到達滑模面後，難於嚴格地沿著滑模面向著平衡點滑動，而是在滑模面兩側來回穿越，從而產生顫動的缺點。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中單獨採用滑模變結構對微陀螺儀控制時，當狀態軌跡到達滑模面後，難於嚴格地沿著滑模面向著平衡點滑動，而是在滑模面兩側來回穿越，從而產生顫動的缺點的問題。本發明提供的方法能使得狀態軌跡最終到達滑模面，完成跟蹤，可實現單入單出的神經滑模控制，提高微陀螺儀控制的穩定性和可靠性。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是一種基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法，包括應用在RBF神經網絡的滑模控制器上控制系統，其特徵在於利用RBF神經網絡滑模對微陀螺儀的進行控制，包括以 下步驟，步驟⑴，建立理想的動力學模型設動力學模型的輸出為qni，其中qni = [x^y^zjT為三個方向上的陀螺儀的位移，控制目標是保持慣性質量在X，y，z坐標軸方向上以給定的頻率擺動，振幅為xm =
權利要求
1.基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法，其特徵在於利用RBF神經網絡滑模對微陀螺儀的進行控制，包括以下步驟， 步驟(I)，建立理想的動力學模型 設動力學模型的輸出為qm，其中qm = [xfflyfflzffl]T為三個方向上的陀螺儀的位移，控制目標是保持慣性質量在X，I, Z坐標軸方向上以給定的頻率擺動,振幅為xm = A1Sin(ω^), ym=A2Sin (ω 2t), zm = A3Siru ω ,t) ·; 步驟(2)，建立微陀螺儀系統動力學模型 建立微陀螺儀的狀態空間模型方程
2.根據權利要求I所述的基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法，其特徵在於所述步驟⑵的建立微陀螺儀的狀態空間模型S +抑+ Μ = 〃-2Ω^具體包括以下步驟， 1)根據三軸陀螺儀的動態方程
3.根據權利要求I所述的基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法，其特徵在於所述步驟(4)的建立RBF神經網絡的權值調整函數的具體包括以下步驟， I)基於李雅普諾夫理論，到達滑模面的條件是k<0，如果能夠選擇適當的控制量u (t)，使可達條件成立，那麼控制系統將會收斂於設計的滑模面上，採用自適應算法不斷調整網絡權值來尋找最優權值，最小化M的值，RBF神經網絡的權值調整的指標為
全文摘要
本發明公開了的一種基於RBF神經網絡滑模控制微陀螺儀的方法，將切換函數作為RBF神經網絡的輸入，滑模控制器作為RBF網絡的輸出，利用神經網絡的學習功能，可實現單入單出的神經滑模控制，並綜合滑變結構控制、自適應算法以及RBF神經網絡的優點，能夠達到控制效果。自適應算法根據可達條件實時在線調整RBF神經網絡連接權值，從而使得系統最終到達滑模面，完成跟蹤，還能夠自適應滑模控制策略能夠及時的修正和估計所有的硬性錯誤，阻尼等，通過Lyapunov穩定性定理可知所提出的自適應滑模控制器的穩定性是存在的，系統的魯棒性較好，還對三維微陀螺儀的數字仿真證明本發明控制微陀螺儀的方法的有效性。
文檔編號G05B13/04GK102636995SQ20121013456
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者丁紅菲, 費峻濤 申請人:河海大學常州校區