基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115013473A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210606142.7(22)申请日2022.05.31(71)申请人九江学院地址332005江西省九江市濂溪区前进东路551号(72)发明人罗东云邓长寿郭未希郭俊龙曾伟王萍(74)专利代理机构常州品益专利代理事务所(普通合伙)32401专利代理师潘兵(51)Int.Cl.F16F15/02(2006.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书4页说明书9页附图5页(54)发明名称基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法(57)摘要本发明提供一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，包括以下步骤：建立冷原子重力仪主动隔振模型；设计线性化反馈控制律；设计自适应模糊控制律；设计Lyapunov函数，解决了目前控制方法没有考虑地面振动等外界扰动随机性和模型不确定性的问题，通过建立自适应模糊滑模控制，使得冷原子重力仪主动隔振系统的振动速度和振动位移迅速收敛，进而提高冷原子重力仪主动隔振系统的控制精度。CN115013473ACN115013473A权利要求书1/4页1.一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，其特征在于，包括以下步骤：建立冷原子重力仪主动隔振模型；设计线性化反馈控制律；设计自适应模糊控制律；设计Lyapunov函数。2.根据权利1所述的一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，其特征在于，建立冷原子重力仪主动隔振模型的步骤包括：其中，ξ0为系统固有阻尼系数，ω0为系统固有自振频率，F为音圈电机产生的力，x为拉曼反射镜的振动位移，为拉曼反射镜的振动速度，为拉曼反射镜的振动加速度，y为地面振动位移，为地面振动速度，m为拉曼反射镜的质量；其中，F表示为：F＝KVCYVCu(2)其中，u为控制器输入，KVC为音圈电机增益系数，YVC为电压转电流增益系数；将(2)式，带入(1)式，可得：定义b＝KVCYVC/m，则(3)式表示为：3.根据权利要求2所述的一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，其特征在于，设计线性化反馈控制律步骤包括：设系统振动的理想位置为xd，则理想位置xd的一节导数为理想位置xd的二阶导数为设计滑模面为：其中，c为滑模面增益系数，且c＞0；根据线性化反馈技术设计控制律为：其中，W定义为：其中，k＞0，δ0＞0，δ1＞0。4.根据权利要求3所述的一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，其特征在于，设计自适应模糊控制律的步骤包括：模糊系统由IF‑THEN形式的模糊规则构成，第j条模糊规则Rj的表达形式为：jjjjR:IFx1isA1and…xnisAnTHENyisB(8)jj其中，xi(i＝1,2,...,n)为输入变量，Ai表示输入xi的模糊子集，B表示输出的模糊子2CN115013473A权利要求书2/4页集，j＝1,2,3,...为IF‑THEN规则的个数；取五种隶属度函数：用于逼近b,d的模糊规则分别有25条；则模糊系统的输出为：引入模糊基向量ξ(x)，则(14)式变为：y＝θTξ(x)(15)TT其中，为参数向量，θ为θ的转置，ξ(x)＝(ξ1(x),ξ2(x),...ξ25(x))；则：采用自适应模糊的控制方法逼近b,d，则(6)式变为：TTTT其中，θb,θd为参数向量，θb为θb的转置，θd为θd的转置，则设计自适应律为：其中，r1,r2为自适应系数，为正常数；****定义使逼近误差最小的最优参数θb,θd，θb,θd分别为：3CN115013473A权利要求书3/4页n其中，Ωd,Ωb分别为θd,θb的集合，R为n维实域，argmin为使得函数取最小值的函数，sup为上界函数，为参数向量θd,θb下的模糊系统输出量；定义最小逼近误差为：对s求导，得到：将控制律u带入(22)式，得：将最小逼近误差ω带入(23)式，得：其中，5.根据权利要求4所述的一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法，其特征在于，设计Lyapunov函数的步骤包括：定义Lyapunov函数为：对V求导得：**由于，θd,θb为常数，则导数将(18)式带入至(26)式，得：4CN115013473A权利要求书4/4页当k足够大时，可保证5CN115013473A说明书1/9页基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法技术领域[0001]本发明涉及冷原子重力仪主动隔振技术领域，尤其涉及一种基于自适应模糊滑模控制的冷原子重力仪主动隔振方法。背景技术[0002]冷原子重力仪是近二十年来快速发展起来的一种新型量子传感器，它的作用是利用激光冷却、原子干涉等技术实现高精度、高灵敏度的重力加速度测量。