[發(fā)明專利]非線性切換雙時標系統(tǒng)滑膜控制方法

有效

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• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106773695B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳金香;陳璇
• 申請（專利權）人: 冶金自動化研究設計院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種非線性切換雙時標系統(tǒng)滑膜控制方法，屬于復雜系統(tǒng)控制領域，適用于存在非線性、切換與雙時標三種特性系統(tǒng)的高精度控制。該方法采用離散模糊奇異攝動切換模型描述非線性切換雙時標系統(tǒng)，融合模糊邏輯、奇異攝動技術及滑模控制理論，設計滑膜控制器，給出求解滑膜控制器增益的充分條件，為非線性切換雙時標系統(tǒng)提供高精度控制方案。優(yōu)點在于，解決現有控制方法無法兼顧處理被控系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的自由切換與快變模態(tài)引發(fā)的穩(wěn)態(tài)誤差問題，從而極大改善非線性切換雙時標系統(tǒng)的控制性能。

技術領域

本發(fā)明屬于復雜系統(tǒng)控制技術領域，特別是提供了一種非線性切換雙時標系統(tǒng)滑膜控制方法,適用于板帶軋制、機器人柔性臂、醫(yī)療機械臂以及復雜電路等復雜系統(tǒng)的建模與高精度控制。

背景技術

非線性切換雙時標系統(tǒng)控制問題是一類涉及切換和時標變換兩種問題的復雜系統(tǒng)控制難題，廣泛存在于板帶軋制、智能機器人以及電力電子等領域。因該類問題，目前普遍采用的經典控制理論與方法已無法滿足日益增長的控制精度需求，迫切需要提出新理論與方法。

近年來針對非線性系統(tǒng)、切換系統(tǒng)以及雙時標系統(tǒng)的研究得到較大進展，但考慮非線性、切換性和雙時標性并存情形的復雜系統(tǒng)建模與控制問題尚處于初步階段，因為上述三種特性的存在將大大加大系統(tǒng)控制器設計難度，需多種學科的融合與交叉研究。奇異攝動技術是處理雙時標問題的有效工具，但當系統(tǒng)中還存在切換特性時，解決小攝動參數引起的數值病態(tài)問題是切換雙時標系統(tǒng)控制器設計問題的難點。

滑膜控制方法是一種通過設計切換規(guī)則，使子系統(tǒng)之間自由轉換運行，從而實現整個閉環(huán)控制系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的控制方法，自20世紀50年代由蘇聯(lián)學者Emelyanov提出后，獲得廣泛研究，但將其應用于雙時標系統(tǒng)的研究尚未發(fā)現。綜上所述，研究切換雙時標系統(tǒng)的建模與滑膜控制問題，對此類系統(tǒng)的高精度控制具有較大貢獻，具有重要的理論意義和實際應用價值。

本發(fā)明在國家自然科學基金面上項目(51374082)的資助下提出了非線性切換雙時標系統(tǒng)的離散模糊奇異攝動建模與滑膜控制方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種非線性切換雙時標系統(tǒng)滑膜控制方法,是一種非線性切換雙時標系統(tǒng)的離散模糊奇異攝動建模與滑膜控制方法，解決現有控制方法在處理被控對象子系統(tǒng)間的無障礙切換和極大減少快時標引起的穩(wěn)態(tài)誤差上的問題。

本發(fā)明的技術方案是：一種離散模糊奇異攝動切換模型構建與滑膜控制方法，該方法建立離散奇異攝動切換模型，描述被控切換雙時標系統(tǒng)的動力學特性，然后設計高精度滑膜控制器。上述方法應用于實際系統(tǒng)時所采用的整體硬件結構與常規(guī)控制系統(tǒng)方法相同，主要包括：被控對象，傳感器，控制器，通訊部件以及執(zhí)行器。

步驟1、根據被控對象的動力學方程，建立其離散模糊奇異攝動切換模型。

將被控系統(tǒng)的小參數相關或變化較快的狀態(tài)變量看作為快變量，變化相對緩慢或可測狀態(tài)變量看作為慢變量，建立具有多個子系統(tǒng)的離散模糊奇異攝動切換模型。

規(guī)則i:如果ξ₁(k)是φ_i1，…，ξ_g(k)是φ_ig，那么

x(k+1)＝E_εA_iσ(k)x(k)+E_εB_iσ(k)u(k) (1)

其中，