微陀螺仪的全局滑模控制方法

摘要

本发明公开了一种微陀螺仪的全局滑模控制方法，建立全局滑模控制系统，将微陀螺仪可测量的信号作为输入，并基于Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的稳定性，全局滑模控制是通过设计一种动态非线性滑模面方程来实现的。本发明的全局滑模控制消除滑模控制的到达运动阶段不具有鲁棒性的缺点，使系统在响应的全过程都具有鲁棒性，克服了传统滑模变结构控制中到达模态不具有鲁棒性的特点。本发明的控制方法能够简化了滑模系数的选取，提高了滑模控制系统的瞬态特性和鲁棒性，使闭环控制系统具有了全局鲁棒性，化解了瞬态特性同鲁棒性之间的矛盾，为微陀螺仪应用范围的扩展提供了有力基础。

主权项

1.微陀螺仪的全局滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1）根据旋转系中的牛顿定律得到微陀螺仪的无量纲动力学方程；2）建立全局滑模控制系统，基于全局滑模控制设计控制律，将其作为微陀螺仪的控制输入，包括如下步骤2-1）设计全局动态滑模面S为：其中，e为跟踪误差，e＝q-q_m，q_m为理想轨迹f(t)是为了达到全局滑模面而设计的函数，f(t)＝f(0)e^-ktc为滑模系数，k为常数；2-2）设计全局滑模控制律u，使微陀螺仪实际轨迹跟踪上理想轨迹，$u=-c\stackrel{·}{q}+\stackrel{·}{f}+M\stackrel{·}{q}+\mathrm{Kq}-R-\mathrm{Esgn}\left(S\right)$其中M，K为微陀螺仪向量方程中的参量，q为微陀螺仪的实际运动轨迹，E为外界干扰的上界，3）采用lyapunov函数理论，验证所述全局滑模控制系统的渐进稳定性所述lyapunov函数V设计为：