微机械陀螺解耦控制技术的研究.pdf

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1、第32卷第04期计算机仿真2015年04月文章编号：1006—9348(2015)04-0295—05微机械陀螺解耦控制技术的研究罗宇锋，李敏捷，刘云龙，杨益龙(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454000)摘要：研究微机械陀螺优化控制问题。由于微机械陀螺具有很严重的耦合误差，使得其精度和性能大大减弱。现有微机械陀螺解耦方法大都集中在结构解耦。受工艺和外界环境影响严重，且稳定性较差。针对上述问题，为了从源头消除耦合，在结构解耦的基础上提出了两种控制解耦方案即传统解耦方法和BP神经网络解耦方法，首先用传统解耦方法在建立其精确数学模型的基础上找到合适的解耦矩阵，使得驱动

2、的输入和检测的输出为单一方向的运动，来实现控制解耦。然后用传统解耦后的数据来训练BP神经网络，进行解耦仿真，从而根本上消除耦合误差。仿真结果表明，上述控制解耦方案能根本上有效消除耦合，提高微机械陀螺解耦控制的鲁棒稳定性。关键词：微机械陀螺仪；传统解耦；神经网络中图分类号：TPl83文献标识码：BDecouplingControlofMicroMechanicalGyroLUOYu—feng，LIMin—jie，UUYun—long，YANGYi—long(DeptofElectricalEngineeringandAutomation，HenanPolytechnicUniv

3、ersity，JiaozuoHenan454000，China)ABSTRACT：Themicromechanicalgyrohasaserouscouplingen．or，whichmakesitsaccuracyandperformancegreatlyreduced．The喇stirlgmicromechanicalgyrodecouplingmethodmostlyconcentratesinthestructuredecoupling，whichisseverelyaffectedbytheprocessandtheinfluenceoftheexternalenv

4、ironment，andhaspoorstability．Inordertoeliminatetheeouphngfromthes眦l℃es．twocontroldecouplingschemesnamelytraditionaldecouphngmethodandBPneu-ralnetworkdecouplingmethoda弛putforwardonthebasisofthestructuraldecouplingproposes．First．therightdecou-piingmatrixisobtainedbyusingthetraditionaldecoupli

5、ngmethodbasedonthepreciseestablishedmathematicalmodel，80thattheinputandoutputareinsingledirectionmovement，andthedecouplingcontrolisrealized．ThenthetraditionaldecoupleddataareusedtotraintheBPneuralnetwork，afterdecouplingsimulation，thecouplingerrorisfundamentallyeliminated．Thesimulationresult

6、sshowthatthedecouplingcontrolschemeCaneffectivelyeliminatethecouplingfundamentally，andimprovetherobuststabilityofmicromechanicalgyrodecouphngcontr01．KEYWoRDS：Micromechanicalgyro；Decoupling；Neuralnetwork1引言微机械陀螺是目前发展最快的MEMS产品之一。为了争夺2l世纪高科技市场和军事发展的需要，国内外把微惯性测量系统作为重中之重，正在逐步成为惯性技术领域的一个研究热点。微机械陀

7、螺由于具有体积小、重量轻、可批量生产、成本低等优点，在军用与民用领域具有广泛的应用前景。但由于该类陀螺起步较晚，其精度不是很高，耦合误差问题一直是限制其精度和性能提高的瓶颈，因此，开展其解基金项目：河南理工博士基金(72515／168)收稿日期：2014—06—05修回Et期：2014—07—11耦方法的研究对提高微机械陀螺的精度具有十分重要的意义⋯。目前微机械陀螺解耦的方法大都集中在结构解耦，结构的加工工艺和制造、静态特性分析和测量方法等方面，其中最常用的是结构解耦设计方法悼J。但由于结构参数对环境的