【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及慣性測量，尤其涉及基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法。
技術介紹
1、半球諧振陀螺是一種高性能的固體振動陀螺，具有長壽命、高可靠性和高精度的特點。半球諧振子的振動駐波測量角度是一種基于諧振子振動原理的技術，用于測量旋轉角度或角速度。具體來說，當一個半球諧振子受到激振而產生振動時，它會形成駐波，這些駐波具有特定的波腹和波節。當半球諧振子的載體不旋轉時，這些波腹和波節的位置保持不變。然而，一旦載體開始旋轉，駐波會發生進動，即波腹和波節的位置會隨著載體的旋轉而改變。進動角度與載體的旋轉角度之間存在一個固定的比例關系，這個比例關系被稱為進動因子。通過測量這個進動角度，就可以計算出載體的轉動角度或角速度。
2、半球諧振子在進行振動駐波測量時，由于半球諧振子的阻尼以及加工過程中造成的內部缺陷、質量分布不均勻、殘余應力、幾何尺寸偏差等均會導致諧振子各軸諧振頻率不相等，造成半球諧振子的駐波漂移，極大地影響陀螺的最終性能；
3、在現有技術中，通過諧振子缺陷的特性，設計針對此測量系統補償的數學模型，但諧振子的性能過分依賴數學模型，當出現非線性的誤差和干擾的時候，系統會失去穩定性，導致模型崩潰。
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，以解決上述問題。
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，包括如下步驟：
4、s1
5、獲取諧振子系統的數學模型，并分析系統中影響振動駐波測量角度的因素；
6、s2：確定控制目標；
7、確定期望性能指標，包括穩定性、跟蹤誤差、響應速度、抗干擾能力；
8、s3：非線性控制方法選擇；
9、根據非線性程度、實時性需求、魯棒性要求，進行非線性控制方法的選擇；
10、s4：控制器設計，以滿足系統動態控制目標；
11、s5：驗證與優化；
12、在仿真和實際環境中驗證控制器性能，調整控制參數，滿足性能要求。
13、本專利技術經過系統建模、確定控制目標、選擇非線性控制方法、控制器設計和驗證優化，確保了諧振子振動駐波測量角度的準確性和穩定性。這種方法能夠適應不同的非線性程度、實時性需求和魯棒性要求，提高了測量系統的綜合性能。
14、優選的，在s1中，其具體包括如下步驟：
15、s1.1：獲取諧振子系統的數學模型，包括諧振子的振動方程、駐波形成機理及其對旋轉角度測量的影響；
16、s1.2：分析系統中影響振動駐波測量角度的因素，包括諧振子的阻尼、內部缺陷、質量分布不均勻、殘余應力和幾何尺寸偏差；
17、s1.3：建立諧振子各軸諧振頻率的數學模型，并分析其對駐波漂移的影響。
18、本專利技術通過獲取諧振子系統的數學模型和分析影響因素，增強了對系統振動特性的理解，從而能夠更精確地控制駐波測量角度。具體地，識別了阻尼、內部缺陷等關鍵因素，為后續的控制策略提供了重要的參考。
19、優選的，在s2中，其具體包括如下步驟：
20、s2.1：確定期望性能指標，包括系統穩定性、跟蹤誤差、響應速度和抗干擾能力。
21、s2.2：確設定控制目標，控制目標包括將駐波漂移誤差控制在±0.01°以內，響應時間不超過1ms，抗干擾能力達到±100g加速度。
22、本專利技術明確了性能指標和控制目標，使得控制方法能夠針對具體的性能要求進行優化。
23、優選的，在s3中，其具體包括如下步驟：
24、s3.1：根據系統非線性程度、實時性需求和魯棒性要求，選擇適當的非線性控制方法，包括滑模控制方法。
25、s3.2：分析所選非線性控制方法的適用性和優勢。
26、本專利技術通過選擇適當的非線性控制方法，如滑模控制，提高了控制策略的適用性和優勢。這種方法能夠適應系統的非線性特性，提升了控制的實時性和魯棒性。
27、優選的，在s4中，其具體包括如下步驟：
28、s4.1：設計非線性控制器，以滿足系統動態控制目標。控制器設計包括控制器的設計、參數的優化和算法的實現。
29、s4.2：控制器通過實時調整諧振子的激振參數，如激振頻率和幅值，以抑制駐波漂移，提高測量精度。
30、本專利技術通過設計非線性控制器，實現了對諧振子激振參數的實時調整，有效抑制了駐波漂移，提高了測量精度。這種方法通過精確控制激振頻率和幅值，優化了系統的動態響應。
31、優選的，在s5中，其具體包括如下步驟：
32、s5.1：通過仿真和實驗驗證控制器的性能，包括穩定性、跟蹤誤差、響應速度和抗干擾能力。
33、s5.2：根據驗證結果進行控制器的優化，如調整控制參數、改進控制算法和優化系統結構，以進一步提高控制器的性能。
34、本專利技術通過仿真和實驗驗證，確保了控制器的性能滿足穩定性、跟蹤誤差、響應速度和抗干擾能力的要求。優化步驟進一步提高了控制器的性能，使其在實際應用中更加可靠。
35、優選的，在s4中，非線性控制器包括滑模控制器，具體包括如下：
36、通過引入滑模表面方程：
37、；
38、其中，為滑模表面，用于描述系統的狀態和控制目標；
39、為駐波漂移誤差，表示諧振子的實際振動與期望振動之間的偏差；
40、為正比例系數，用于調整滑模控制的強度；
41、為對誤差的積分，用于累積歷史誤差信息，增強控制的魯棒性；
42、修正滑模控制器的控制律，采用自適應增益，根據駐波漂移誤差的大小動態調整增益，以提高控制的魯棒性和精度；
43、自適應增益調整公式如下：
44、；
45、其中為動態調整的增益，為初始增益，為增益調整系數，為誤差的絕對值，用于根據誤差大小動態調整增益；
46、通過仿真驗證滑模控制器在不同干擾和不確定條件下的性能，確保控制器在實際應用中的穩定性和可靠性。
47、本專利技術引入了滑模控制器，通過滑模表面方程和自適應增益調整，增強了控制的魯棒性和精度。這種方法能夠動態調整控制精度，適應不同的干擾和不確定條件，確保了控制器的穩定性和可靠性。
48、優選的，在s4中，非線性控制器包括自適應控制器，具體包括如下：
49、通過在線學習諧振子的參數變化，實時調整控制參數，以適應不同工作條件。
50、引入自適應律：
51、；
52、其中為實時調整的控制參數；
53、為初始控制參數；
54、為自適應增益，用于調整控制參數的更新速率；
55、為駐波漂移誤差，表示諧振子的實際振動與期望振動之間的偏差；
56、為控制參數的導數，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S1中，其具體包括如下步驟：
3.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S2中，其具體包括如下步驟：
4.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S3中，其具體包括如下步驟：
5.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S4中，其具體包括如下步驟：
6.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S5中，其具體包括如下步驟：
7.根據權利要求5所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S4.1中，非線性控制器包括滑模控制器，具體包括如下：
8.根據權利要求7所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S4中
9.根據權利要求8所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S4中，滑模控制器、自適應控制器和神經網絡控制器通過多模態控制方法進行融合：
10.根據權利要求6所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在S5.2中，包括：
...【技術特征摘要】
1.基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在s1中，其具體包括如下步驟：
3.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在s2中，其具體包括如下步驟：
4.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在s3中，其具體包括如下步驟：
5.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非線性動態控制方法，其特征在于，在s4中，其具體包括如下步驟：
6.根據權利要求1所述的基于諧振子的振動駐波測量角度的非...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李永德，
申請(專利權)人：四川圖林科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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