[發明專利]非線性切換雙時標系統模糊慢狀態反饋H∞控制方法

有效

• 申請號: 201611249982.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN107065522B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（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模糊慢狀態反饋H_∞控制方法，屬于復雜系統控制領域。采用離散模糊奇異攝動切換模型描述被控系統動力學特性，融合模糊邏輯、奇異攝動技術H_∞控制以及切換控制理論，設計模糊慢狀態反饋H_∞控制器并給出求解控制器增益的充分條件，為非線性切換雙時標系統提供高精度控制方案。優點在于，所設計控制器響應速度快、抗干擾能力強、穩態誤差小；具有較好的干擾抑制作用，適用于存在非線性、切換與雙時標并存特性系統的高精度控制。

技術領域

本發明屬于復雜系統控制技術領域，特別是提供了一種非線性切換雙時標系統模糊慢狀態反饋H_∞控制方法,適用于板帶軋制、機器人柔性臂、醫療機械臂以及復雜電路等復雜系統的建模與高精度控制。

背景技術

非線性切換雙時標系統是一類“非線性、切換及雙時標等多種特性”集于一身的復雜系統，其典型代表包括板帶軋制控制系統、柔性臂位置控制系統以及飛行器姿態控制系統等，因該類系統自身動力學特性的復雜性，其外擾抑制問題較之常規系統復雜。目前實際工程應用領域，普遍采用忽略切換特性和時標特性的降階建模與控制方法，故較難獲得高控制性能。在基礎理論研究領域，針對非線性系統、切換系統以及雙時標系統的研究得到較大進展，但因同時考慮非線性、切換性和雙時標三種特性將大大增加控制器設計難度，處理上述三種特性并存系統的建模與控制問題研究尚處于初步階段，且集中于穩定性分析與穩定控制問題，較少涉及干擾抑制問題，迫切需要新理論與方法的提出。

H_∞控制方法是一種有效的外擾抑制方法，近10年得到了廣泛研究，但主要集中于常規系統，較少涉及切換雙時標系統的H_∞控制問題，因為這將大大提高控制器增益求解難度。但在多年的非線性雙時標系統H_∞控制理論研究的基礎上，融合切換系統理論，研究非線性切換雙時標系統的建模與H_∞控制問題具有較大的可行性，且對此類系統的外擾抑制控制具有較大貢獻，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的離散模糊奇異攝動建模與模糊狀態反饋H_∞控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非線性切換雙時標系統模糊狀態反饋H_∞控制方法，重點解決非線性切換雙時標系統的外擾抑制問題。

本發明的技術方案是：一種離散模糊奇異攝動切換模型構建與模糊狀態反饋H_∞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的動力學特性，然后設計模糊狀態反饋H_∞控制器。上述方法應用于實際系統時所采用的整體硬件結構 與常規控制系統方法相同，主要包括：被控對象，傳感器，控制器，通訊部件以及執行器。

步驟1、將被控對象的動力學描述為如下標準離散模糊奇異攝動切換模型。

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

規則i:如果ξ₁(k)是φ_i1，…，ξ_g(k)是φ_ig，那么

其中，