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微機械陀螺解耦控制技術的研究.pdf

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第32卷第04期計算機仿真2015年04月文章編號:1006—9348(2015)04-0295—05微機械陀螺解耦控制技術的研究羅宇鋒,李敏捷,劉云龍,楊益龍(河南理工大學電氣工程與自動化學院,河南焦作454000)摘要:研究微機械陀螺優化控制問題。由于微機械陀螺具有很嚴重的耦合誤差,使得其精度和性能大大減弱?,F有微機械陀螺解耦方法大都集中在結構解耦。受工藝和外界環境影響嚴重,且穩定性較差。針對上述問題,為了從源頭消除耦合,在結構解耦的基礎上提出了兩種控制解耦方案即傳統解耦方法和BP神經網絡解耦方法,首先用傳統解耦方法在建立其精確數學模型的基礎上找到合適的解耦矩陣,使得驅動的輸入和檢測的輸出為單一方向的運動,來實現控制解耦。然后用傳統解耦后的數據來訓練BP神經網絡,進行解耦仿真,從而根本上消除耦合誤差。仿真結果表明,上述控制解耦方案能根本上有效消除耦合,提高微機械陀螺解耦控制的魯棒穩定性。關鍵詞:微機械陀螺儀;傳統解耦;神經網絡中圖分類號:TPl83文獻標識碼:BDecouplingControlofMicroMechanicalGyroLUOYu—feng,LIMin—jie,UUYun—long,YANGYi—long(DeptofElectricalEngineeringandAutomation,HenanPolytechnicUniversity,JiaozuoHenan454000,China)ABSTRACT:Themicromechanicalgyrohasaserouscouplingen.or,whichmakesitsaccuracyandperformancegreatlyreduced.The喇stirlgmicromechanicalgyrodecouplingmethodmostlyconcentratesinthestructuredecoupling,whichisseverelyaffectedbytheprocessandtheinfluenceoftheexternalenvironment,andhaspoorstability.Inordertoeliminatetheeouphngfromthes眥l℃es.twocontroldecouplingschemesnamelytraditionaldecouphngmethodandBPneu-ralnetworkdecouplingmethoda弛putforwardonthebasisofthestructuraldecouplingproposes.First.therightdecou-piingmatrixisobtainedbyusingthetraditionaldecouplingmethodbasedonthepreciseestablishedmathematicalmodel,80thattheinputandoutputareinsingledirectionmovement,andthedecouplingcontrolisrealized.ThenthetraditionaldecoupleddataareusedtotraintheBPneuralnetwork,afterdecouplingsimulation,thecouplingerrorisfundamentallyeliminated.ThesimulationresultsshowthatthedecouplingcontrolschemeCaneffectivelyeliminatethecouplingfundamentally,andimprovetherobuststabilityofmicromechanicalgyrodecouphngcontr01.KEYWoRDS:Micromechanicalgyro;Decoupling;Neuralnetwork1引言微機械陀螺是目前發展最快的MEMS產品之一。為了爭奪2l世紀高科技市場和軍事發展的需要,國內外把微慣性測量系統作為重中之重,正在逐步成為慣性技術領域的一個研究熱點。微機械陀螺由于具有體積小、重量輕、可批量生產、成本低等優點,在軍用與民用領域具有廣泛的應用前景。但由于該類陀螺起步較晚,其精度不是很高,耦合誤差問題一直是限制其精度和性能提高的瓶頸,因此,開展其解基金項目:河南理工博士基金(72515/168)收稿日期:2014—06—05修回Et期:2014—07—11耦方法的研究對提高微機械陀螺的精度具有十分重要的意義?。目前微機械陀螺解耦的方法大都集中在結構解耦,結構的加工工藝和制造、靜態特性分析和測量方法等方面,其中最常用的是結構解耦設計方法悼J。但由于結構參數對環境的敏感性,如諧振頻率和Q值隨溫度的變化,實際情況不可避免地存在結構誤差,比如:結構不對稱造成的不等剛度,支承非正交造成的剛度耦合,兩心不重合造成的第三種模態耦合等,且受工藝和外界環境因素影響嚴重,因此儀表的穩定性和精度較差。針對上述問題,為了從源頭消除耦合,提高微機械陀螺的精度和穩定性,本文在微機械陀螺結構解耦的基礎上提出了傳統解耦控制方法和BP神經網絡解耦控制方法。首先用...——295...——
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