[发明专利]基于历史数据参数辨识的MEMS陀螺仪自适应驱动控制方法

摘要

本发明涉及一种基于历史数据参数辨识的MEMS陀螺仪自适应驱动控制方法，属于智能化仪器仪表领域。该方法将陀螺仪动力学模型转化为无量纲的动力学线性参数化模型；充分挖掘历史数据信息，定义预测误差，基于预测误差和跟踪误差共同构建参数自适应律，实现参数精确辨识；设计控制器实现陀螺驱动控制。本发明设计的基于历史数据参数辨识的MEMS陀螺仪自适应驱动控制方法可解决参数辨识难以获取真值的问题，获取精确的动力学模型，同时实现陀螺仪驱动控制，进一步改善MEMS陀螺仪性能。

主权项

1.一种基于历史数据参数辨识的MEMS陀螺仪自适应驱动控制方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：考虑存在正交误差的MEMS陀螺动力学模型为：/n /n其中，m为检测质量块的质量；Ω_z为陀螺输入角速度，和x^*分别为MEMS陀螺仪检测质量块沿驱动轴的加速度、速度和位移，和y^*分别为沿检测轴的加速度、速度和位移，和为静电驱动力，c_xx和c_yy为阻尼系数，k_xx和k_yy为刚度系数，和为非线性系数，c_xy和c_yx为阻尼耦合系数，k_xy和k_yx为刚度耦合系数；上述参数根据振动式硅微机械陀螺参数选取；/n取无量纲化时间t＝ω_ot^*，无量纲化位移x＝x^*/q₀，y＝y^*/q₀，其中ω₀为参考频率，q₀为参考长度，对MEMS陀螺动力学模型进行无量纲化处理，并在等式两边同时除以得到/n /n其中，和x分别为MEMS陀螺仪检测质量块沿驱动轴的无量纲加速度、无量纲速度和无量纲位移，和y分别为沿检测轴的无量纲加速度、无量纲速度和无量纲位移；/n重新定义/n /n /n /n /n则式(2)可以改写为/n /n定义θ₁＝[x,y]^T，则式(3)可写为/n /n其中，U＝[u₁,u₂]^T，F(Φ)＝[f₁,f₂]^T，/n定义/n /n对F(Φ)进行线性参数化，得到/nF(Φ)＝WΦ (5)/n步骤2：给出MEMS陀螺动力学式(1)的参考轨迹为/n /n其中，和分别为检测质量块沿驱动轴和检测轴的参考振动位移信号，和分别为驱动轴和检测轴振动的参考振幅，ω₁和ω₂分别为驱动轴和检测轴振动的参考角频率，和分别为驱动轴和检测轴振动的相位；/n则无量纲动力学式(4)的参考轨迹为/n /n其中，且待设计参数/n定义跟踪误差为/n /n则控制器设计为/nU＝U_n+U_pd-U_ad (9)/n /nU_pd＝K₁e₁+K₂e₂ (11)/n /n其中，是W的估计值，待设计参数和满足Hurwitz条件；/n步骤3：定义预测误差/n /n其中，τ_d为待设计正常数；/n给出参数的自适应律为/n /n其中，等式右边第一项采用当前时刻数据计算，第二项采用τ∈[t-τ_d,t]区间内历史数据计算，且待设计参数和满足Hurwitz条件；/n步骤4：基于参数自适应律式(14)设计控制器式(9)驱动无量纲动力学式(4)，并通过量纲转换返回MEMS陀螺动力学模型式(1)，实现陀螺驱动控制及动力学参数辨识。/n