光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2011年
11期
2657-2663
,共7页
微机械隧道陀螺仪%线性二次高斯(LQG)预测控制%隧道效应%闭环系统
微機械隧道陀螺儀%線性二次高斯(LQG)預測控製%隧道效應%閉環繫統
미궤계수도타라의%선성이차고사(LQG)예측공제%수도효응%폐배계통
为了降低微机械隧道陀螺仪系统的非线性,增大器件的带宽并提高系统的信噪比,隧尖与相应隧道电极之间的隧道间距应控制在1 nm附近,且其必须在闭环模式下工作.本文鉴于线性二次高斯(LQG)控制理论的抗干扰特性和鲁棒性以及哥氏加速度的时变特征,采用时变卡尔曼滤波器和LQG最优控制器串联而成的LQG预测控制策略设计了隧道陀螺仪闭环控制系统.首先,根据隧道陀螺仪的工作原理设计了总体控制方案.然后,在建立隧道式陀螺仪的扩展动态方程的基础上,设计了LQG预测控制器的两个串联环节即时变卡尔曼滤波器和状态反馈调节器.最后,通过Simulink建立了隧道式陀螺仪的LQG预测控制系统并进行数值仿真.结果表明,即使输入角速度是缓变的随机信号,LQG预测控制器也能将隧道间距维持在1 nm附近.控制系统能够精确地估计欲测量的输入角速度,估计精度达到10-4 rad/s.
為瞭降低微機械隧道陀螺儀繫統的非線性,增大器件的帶寬併提高繫統的信譟比,隧尖與相應隧道電極之間的隧道間距應控製在1 nm附近,且其必鬚在閉環模式下工作.本文鑒于線性二次高斯(LQG)控製理論的抗榦擾特性和魯棒性以及哥氏加速度的時變特徵,採用時變卡爾曼濾波器和LQG最優控製器串聯而成的LQG預測控製策略設計瞭隧道陀螺儀閉環控製繫統.首先,根據隧道陀螺儀的工作原理設計瞭總體控製方案.然後,在建立隧道式陀螺儀的擴展動態方程的基礎上,設計瞭LQG預測控製器的兩箇串聯環節即時變卡爾曼濾波器和狀態反饋調節器.最後,通過Simulink建立瞭隧道式陀螺儀的LQG預測控製繫統併進行數值倣真.結果錶明,即使輸入角速度是緩變的隨機信號,LQG預測控製器也能將隧道間距維持在1 nm附近.控製繫統能夠精確地估計欲測量的輸入角速度,估計精度達到10-4 rad/s.
위료강저미궤계수도타라의계통적비선성,증대기건적대관병제고계통적신조비,수첨여상응수도전겁지간적수도간거응공제재1 nm부근,차기필수재폐배모식하공작.본문감우선성이차고사(LQG)공제이론적항간우특성화로봉성이급가씨가속도적시변특정,채용시변잡이만려파기화LQG최우공제기천련이성적LQG예측공제책략설계료수도타라의폐배공제계통.수선,근거수도타라의적공작원리설계료총체공제방안.연후,재건립수도식타라의적확전동태방정적기출상,설계료LQG예측공제기적량개천련배절즉시변잡이만려파기화상태반궤조절기.최후,통과Simulink건립료수도식타라의적LQG예측공제계통병진행수치방진.결과표명,즉사수입각속도시완변적수궤신호,LQG예측공제기야능장수도간거유지재1 nm부근.공제계통능구정학지고계욕측량적수입각속도,고계정도체도10-4 rad/s.
