利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020106309368
申请人: 南京晓庄学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于龙贝格观测器的横摆角速度陀螺仪偏差估计方法,其特征在于:针对汽车行驶过程中,车载低成本MEMS(Micro‑Electro‑Mechanical System,微机电系统)横摆角速度陀螺仪传感器会因漂移产生较大偏差,通过将横摆角速度陀螺仪信号与双天线GPS(Global Positioning System,全球定位系统)信号融合,进一步通过龙贝格观测器实时估计出横摆角速度陀螺仪的误差,能够适应各种行驶工况,所述行驶工况包括直线工况和弯道工况,具体步骤包括:

1)建立横摆角速度陀螺仪偏差模型将整车看做质心,忽略地球旋转速度,假设车辆的俯仰角速度、侧倾角速度与垂向速度为零,则建立横摆角速度陀螺仪偏差的运动学模型为:式中,ψ表示车辆航向角,上标“·”表示微分,ω表示车辆的横摆角速度,ωgyro表示由横摆角速度陀螺仪测得的车辆横摆角速度观测值,eω表示横摆角速度陀螺仪偏差,同时考虑到eω为缓变量,即有

2)建立状态空间方程

联立式(1),(2),即可建立状态空间方程为:Y=CX  (4)

式(3)、(4)中,系统状态向量为X=[ψ eω]′,上角标'表示对矩阵转置,上标志“·”表示微分, 表示对X的微分;状态转移矩阵 输入向量U=[ωgyro],输入矩阵B=[1 

0]′,输出向量Y=[ψGPS],ψGPS表示由双天线GPS测得的车辆航向角测量值,观测矩阵C=[1 

0];

3)系统能观性分析

对(3)式和(4)式组成的系统状态空间模型,系统能观性矩阵 为方阵,求得该矩阵的行列式值为‑1,因‑1不等于0,则QB各行线性独立,即状态空间模型具有能观性,则利用极点配置法设计龙贝格观测器;

4)龙贝格观测器模型建立

龙贝格观测器的数学模型可表示为:Ye=CXe  (5)

式(5)中,Xe=[ψe eωe]′表示状态向量X的观测值,Ye为输出Y的观测值,L为龙贝格观测器的反馈增益矩阵,L=[l1 l2]′,l1、l2为增益,由此得到系统的实际状态和观测器状态之间的误差向量 要使观测器的反馈起作用,需要配置系统的零极点,即矩阵L的取值,则龙贝格观测器的特征多项式为:2

f(s)=det(sI‑A+LC)=s+sl1‑l2  (6)其中,det表示求方阵的行列式,I为单位矩阵,假设λ1和λ2为龙贝格观测器的特征值,则f(s)表示为:

2

f(s)=(s‑λ1)(s‑λ2)=s‑s(λ1+λ2)+λ1λ2  (7)联立式(6)、(7),求得L矩阵的两个元素分别为:l1=‑(λ1+λ2),l2=‑λ1λ2根据特征值的选取规则,选取λ1=‑2,λ2=‑3,则有L=[5 ‑6]′,代入式(5)即可得状态观测的表达式,离散化后即可实时观测在每个离散时刻k的横摆角速度陀螺仪偏差。