微机械隧道陀螺仪的时变线性二次高斯预测控制

• 作者: 刘益芳 孙道恒 王凌云
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 交通运输
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2011,（11）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2657-2663
• 分类号: U666.16|TP273
• 字数: 2557字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20111911.2657

摘要

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王凌云	厦门大学机电工程系	32	191	7.0	12.0
2	孙道恒	厦门大学机电工程系	81	618	14.0	21.0
3	刘益芳	厦门大学机电工程系	15	50	3.0	6.0