[发明专利]基于平行估计的MEMS陀螺仪参数辨识驱动控制方法

摘要

本发明涉及一种基于平行估计的MEMS陀螺仪参数辨识驱动控制方法，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；设计动力学平行估计模型，构建系统预测误差，并结合跟踪误差设计参数更新律，提高参数辨识精度；结合参数更新律设计控制器，同时实现陀螺驱动控制和动力学参数辨识。本发明设计的基于平行估计的MEMS陀螺仪参数辨识驱动控制方法可解决难以在线辨识参数的问题，同时实现陀螺仪驱动控制和高精度参数辨识，进一步改善MEMS陀螺仪性能。

主权项

1.一种基于平行估计的MEMS陀螺仪参数辨识驱动控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：考虑存在正交误差的MEMS陀螺动力学模型为：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；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；重新定义则式(2)可以改写为定义θ₁＝[x,y]^T，则式(3)可写为其中，U＝[u₁,u₂]^T，F(Φ)＝[f₁,f₂]^T，定义对F(Φ)进行线性参数化，得到F(Φ)＝WΦ   (5)步骤2：给出MEMS陀螺动力学式(1)的参考轨迹为其中，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；则无量纲动力学式(4)的参考轨迹为θ_1d＝[x_d,y_d]^T，其中，且待设计参数定义跟踪误差为e₁＝θ_1d‑θ₁，e₂＝θ_2d‑θ₂，则控制器设计为U＝U_n+U_pd‑U_ad   (9)U_pd＝K₁e₁+K₂e₂   (11)其中，是W的估计值，待设计参数和满足Hurwitz条件；步骤3：定义模型预测误差为其中，为θ₂的估计值，由以下平行估计模型得到其中，为的导数，待设计参数满足Hurwitz条件；给出动力学参数更新律为其中，和为待设计矩阵；步骤4：基于参数自适应律式(15)设计控制器式(9)驱动无量纲动力学(4)，并通过量纲转换返回MEMS陀螺动力学模型(1)，实现陀螺驱动控制及动力学参数辨识。