[发明专利]一种基于神经网络辨识参数的Z轴陀螺仪控制方法

权利要求书

1.一种基于神经网络辨识参数的Z轴陀螺仪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立微陀螺仪动力学模型，根据所述模型输出微陀螺仪运动轨迹；

所述模型如下式所示：

上式中，

式中，q为陀螺仪的运动轨迹，u为陀螺仪的控制输入，D为阻尼参数矩阵，K为弹簧参数矩阵，Ω为角速度参数矩阵，d为外界干扰，其中，x、y为微陀螺仪在X、Y轴方向上的位移，u_x、u_y为微陀螺仪在X、Y轴方向上的控制输入，d_xx、d_yy为X、Y轴方向弹簧的弹性系数，ω_x²、ω_y²为X、Y轴方向的阻尼系数，d_xy、ω_xy是由于加工误差引起的耦合参数，Ω_z为质量块自转的角速度；

2)根据步骤1)得到的微陀螺仪运动轨迹计算跟踪误差，根据跟踪误差建立滑模面；

所述跟踪误差如下式所示：

e＝q_d-q；

上式中，e为跟踪误差，q_d为微陀螺仪运动参考轨迹；

所述滑模面根据如下公式建立：

式中，S为滑模面，λ为滑模面参数；

3)采用RBF神经网络根据所述跟踪误差输出估计弹簧参数矩阵，并根据所述滑模面和所述估计弹簧参数矩阵设计微陀螺仪的控制律；

所述估计弹簧参数矩阵为：

上式中，为估计弹簧参数矩阵，为RBF神经网络权值，φ₁，φ₂，φ₃，φ₄为高斯基函数；

根据所述滑模面和所述估计弹簧参数矩阵设计微陀螺仪的控制律，具体为：

滑模面的一阶导数为：

上式中，为S的一阶导数，为q_d的二阶导数；

根据RBF神经网络估计弹簧参数矩阵，令所述并根据所述估计弹簧参数矩阵设计微陀螺仪的等效控制律，

所述等效控制律为：

上式中，u_eq为微陀螺仪的等效控制律；

根据所述滑模面，设计控制律的鲁棒项，

所述控制律的鲁棒项为：

u_s＝ρsgn(S)

根据所述等效控制律和鲁棒项，设计微陀螺仪的控制律为：

上式中，u为微陀螺仪的控制律，为q的导数，为q_d的导数，ρ为鲁棒项增益，sgn()为符号函数；

4)基于Lyapunov稳定性理论，设计Lyapunov函数，根据Lyapunov函数设计RBF神经网络权值的更新算法，并将所述更新算法应用于RBF神经网络，以确保跟踪误差收敛到零，保证系统稳定；

所述Lyapunov函数为：

其中，η₁、η₂、η₃、η₄为RBF神经网络权值自适应律增益参数，取为正数，为权值估计误差；

所述更新算法为：

其中，x，y为微陀螺仪在X，Y轴上的位移，S₁，S₂为X，Y轴的滑模面。