微陀螺仪的终端滑模控制系统

摘要

本发明公开了一种微陀螺仪的终端滑模控制系统，突破以往的线性滑动面，而在滑动超平面的设计中引入非线性函数，构造Terminal滑模面，使得在滑模面上跟踪误差能够在有限时间内收敛到零；Terminal滑模控制律基于李雅普诺夫稳定性理论设计，能够在假定任意控制参数初值的条件下，保证系统的全局渐进稳定性。本发明对难以建立精确的数学模型、存在外界扰动作用的微陀螺仪系统有很好的控制效果，具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点，能够大大改善微陀螺仪系统的追踪性能，提高系统的鲁棒性和可靠性。

主权项

1.微陀螺仪的终端滑模控制系统，其特征在于：包括Terminal滑模控制器、微陀螺仪、一阶微分环节、二阶微分环节和加法器：所述Terminal滑模控制器的输出为u(t)，即控制率；所述微陀螺仪的输入为u(t)，输出为q=(x,y)；所述一阶微分环节的输入为q，输出为q的一阶导数所述二阶微分环节的输入为q或q的一阶导数输出为q的二阶导数所述加法器的输入为u、q、和输出作为Terminal滑模控制器的输入；其中：$u\left(t\right)=-\left[\begin{array}{c}{u}_x\\ u_y\end{array}\right]-\frac{\sigma }{\left|\right|\sigma \left|\right|}\{F(X,t)+K\};$X为微陀螺仪的状态向量，t为时间量；u_x为x轴的控制输入，u_y为y轴的控制输入；K为严格的正常数；F(X,t)为系统参数不确定性的上界，是非负的函数；δ为根据系统设计的Terminal滑模面方程，且有σ(X,t)=CE-W(t)；C为矩阵，且C=[C₁C₂…C_i…C_n]，C_i=diag(c_i1,c_i2,…c_ij,…c_im)，c_ij为正常数，且i＝1,2,…,n，j=1,2,…,m；E为误差向量；W(t)=CP(t)，P(t)为定义在[0,+∞)范围内的n阶可微的连续函数，$P\left(t\right)={[p{\left(t\right)}^T\stackrel{·}{P}{\left(t\right)}^T···p^{(n-1)}{\left(t\right)}^T]}^T.$