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)計技術(shù)的不斷進(jìn)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(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的影響，使得MEMS陀螺儀的應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)用領(lǐng)域和工作原理等基礎(chǔ)知識進(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，同時針對其他領(lǐng)域的滑?？刂扑惴ㄟM(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)知識方面進(jìn)行介紹，包括MEMS陀螺儀傳統(tǒng)操作

3、模式下的動力學(xué)方程推導(dǎo)，以及新型操作模式下的動力學(xué)方程模型。對于滑?？刂疲饕榻B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模控制器。其中通過求解線性矩陣不等式得到積分滑模控制器中的反饋增益矩陣K。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?？刂频腗EMS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(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，對提出的觀測器和控制器進(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(chǔ)上實現(xiàn)干擾估計誤差有限時間收斂。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}，使滑模面有限時間收斂到0，而且在干擾估計誤差有限時間收斂的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使軌跡跟蹤誤差也能實現(xiàn)