[发明专利]一种基于增益策略的微电子机械系统的控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于增益策略的微电子机械系统的控制方法及系统，包括：根据微电子机械系统的内部运行机理，将系统的内部相关信息进行量化处理，建立微电子机械系统动态模型；建立控制器，实现系统信号渐近稳定控制的目标；将微电子机械系统动态模型系统状态进行坐标变换得到新的系统，将所建立的控制器带入新的系统；基于新的系统构造李雅普诺夫函数，对李雅普诺夫函数求导，确定静态增益系数的大小；对李雅普诺夫函数导数进行整理，控制器保证微电子机械系统的信号渐近稳定。本发明通过矩阵性质和杨不等式等方法对设计过程中的相关量进行有效放缩。

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种基于增益策略的微电子机械系统的控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

微电子机械系统技术是建立在微米或纳米技术基础上发展而来的21世纪前沿技术之一，其包括对微米或纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制等一系列技术。它是将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取对应的行动。它能用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微电子机械系统是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生不可忽视的影响。它已被应用到机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等众多学科中。

微电子机械系统的控制问题一直备受关注，其控制方法大都经过反步设计或者滑模控制等策略，但是反步设计方法过于繁琐，其迭代步骤多于一次，并且其设计出的控制器形式过于复杂，难以直观的看出其控制器形式；而滑膜控制技术设计出的控制器并不连续，会产生抖震现象。因此为微电子机械系统设计简洁有效的控制器是一个迫切需要解决的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于增益策略的微电子机械系统的控制方法，实现对微电子机械系统信号渐近稳定的控制。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种基于增益策略的微电子机械系统的控制方法，包括：

根据微电子机械系统的内部运行机理，将系统的内部相关信息进行量化处理，建立微电子机械系统动态模型；

建立控制器，实现系统信号渐近稳定控制的目标；

将微电子机械系统动态模型系统状态进行坐标变换得到新的系统，将所建立的控制器带入新的系统；

基于新的系统构造李雅普诺夫函数，对李雅普诺夫函数求导，确定静态增益系数的大小；

对李雅普诺夫函数导数进行整理，控制器保证微电子机械系统的信号渐近稳定。

进一步的技术方案，所述微电子机械系统动力学方程组为：

其中：x、y分别代表微电子机械系统在X、Y轴方向上的位移，e_xx、e_yy分别代表在X、Y轴方向上微电子机械的弹性系数，d_xx、d_yy分别代表在X、Y轴方向上微电子机械的阻尼系数，e_xy、d_xy代表由于加工误差引起的耦合参数，m代表微电子机械质量块的质量，a为质量块自转的角速度，u_x、u_y分别代表在X、Y轴方向上的输入控制力，分别为x(y)关于时间的一阶导数和二阶导数。

进一步的技术方案，所述微电子机械系统动力学方程组的无量纲化方程组写为矩阵形式：