[发明专利]一种基于模糊补偿的微机电陀螺仪模糊自适应控制系统

说明书

技术领域

本发明属于智能控制领域，具体涉及一种基于模糊补偿的微机电陀螺仪模糊自适应控制系统。

背景技术

模糊控制是智能控制的重要分支，模糊电子技术是21世纪的核心技术，在机电行业中进行了广泛的应用。模糊控制的发展方向主要有Fuzzy-PID复合控制、自适应模糊控制、专家模糊控制、神经模糊控制和多变量模糊控制。从本质上说，模糊控制应该是非线性控制的一个分支，主要有两种不同的形式：一种是直接自适应模糊控制，即根据实际系统性能与理想性能之间的偏差直接设计模糊控制器；另一种是间接自适应模糊控制，即通过在线模糊逼近获得控制对象的模型，然后根据所得模型在线设计控制器。自适应模糊控制器设计思想是基于Lyapunov稳定性原理和自适应控制等理论，与传统定量控制方法的本质区别为：第一，用语言变量代替数学变量；第二，用模糊条件语句描述变量间的关系；第三，用模糊算法描述系统复杂关系；第四，在设计中，通常先依据经验确定模糊控制器参数，然后按照实际情况进行详细调整。

微机电陀螺仪(Micro-electromechanical Systems Gyroscope)是利用哥氏效应，应用微机电加工技术制造而成的。与传统的惯性转子陀螺仪相比，微机电陀螺仪具有体积大为缩小，质量大为减轻，功耗大幅度降低，电路可集成于机械结构中，可靠性高，承载能力强，价格低廉，易于数字化和智能化，测量范围大等特点，是传统陀螺仪无法比拟的。微机电陀螺仪在航空、航天、航海、兵器以至国民经济中的石油、煤炭、汽车制造、机电工业、电子技术、控制科学和信息科技等领域都有着广泛的应用。但微机电陀螺仪的性能受时变参数以及诸如热噪声、机械噪声、感知电路噪声、环境变量、积分误差、参数变量和外部扰动等噪声源的制约，为了减少干扰造成的影响，需要采用更先进的控制方法来控制微机电陀螺仪。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于对干扰进行模糊补偿的微机电陀螺仪模糊自适应控制系统，利用模糊控制对微机电陀螺仪系统的确定性及不确定性干扰进行补偿，进一步提高微机电陀螺仪系统的稳定性和可靠性。

技术方案：本发明所述的一种基于模糊补偿的微机电陀螺仪模糊自适应控制系统，包括微机电陀螺仪系统和控制系统，所述控制系统包括参考模型、滑模自适应控制器和模糊控制器，所述模糊控制器包括控制器主体，模糊规则模块、参数自适应律模块和鲁棒模糊自适应控制律模块，

所述参考模型的输出为                                               ；

所述微机电陀螺仪系统的输入和输出分别为和；

所述滑模自适应控制器的输入与输出分别为和；

所述模糊规则模块的输入与输出分别为和；

所述参数自适应律模块的输入为、及，其输出为；

所述控制器主体的输入为，输出为；

所述鲁棒模糊自适应控制律模块的输入为，输出为；

所述参数自适应律模块的自适应律为；

所述鲁棒模糊自适应控制律模块的自适应控制律为；

其中，表示微机电陀螺仪的理想输出，即微机电陀螺仪在x、y、z方向上的理想位移；，表示微机电陀螺仪的实际输出；，表示跟踪误差；表示模糊基向量；，表示滑模面； ，表示模糊补偿；，表示位移参考变量；

为固定系统参数，且为正定矩阵；为控制器设计参数；为模糊控制器自由参数的集合，初始值为；为鲁棒控制律设计参数。

上述系统的运行过程为：首先，由微机电陀螺仪系统输出和参考模型输出之差得到跟踪误差，作为滑模控制器的输入，由微机电陀螺仪系统输出模糊化得到模糊基向量，由滑模控制器的输出和模糊基向量求得参数自适应律，再通过初始参数集合，由自适应律求得参数值，由参数值和模糊基向量得到模糊控制器输出的模糊补偿，最后通过鲁棒模糊自适应控制律模块得到微机电陀螺仪系统的控制律，控制律输入微机电陀螺仪系统后得到输出，并继续完成下一轮的运行。