[發明專利]直流電機網絡化跟蹤控制器的方法

在審

• 申請號: 201710840472.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107861381A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 盧雷
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 高嬌陽

1.一種直流電機網絡化跟蹤控制器的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1)建立考慮時變網絡誘導時延的直流電機離散系統狀態方程；將直流電機系統描述為一個具有一步輸入時滯的離散時間范數有界不確定系統，利用不確定系統方法來處理電機狀態方程中的指數時變項問題，包括以下過程：

1.1)建立直流電機的連續時間系統狀態方程

令直流電機連續時間狀態方程可以表示為：

x·(t)=Ax(t)+Bu(t)y(t)=Cx(t)---(1)]]>

其中，C＝[0 1]，i是電樞繞組電流(A)，ω是轉子角速度(rad/s)，R是電樞繞組電阻Ω，L是電樞繞組電感H，K_v是反電動勢常數V·s/rad，K_m是電機轉矩常數N·m/A，J是系統轉動慣量kg·m²，b是系統的阻尼系數N·m·sec/rad,u為控制量，y是輸出量；

1.2)獲得時變網絡誘導時延影響下的離散電機網絡化模型

數據包在網絡中傳輸時，存在從傳感器到控制器的時延和控制器到執行器之間的時延那么控制回路總的網絡誘導時延是由于時延小于一個采樣周期，直流電機在一個周期內的控制輸入電壓u(t)由兩部分構成，一部分是由上一周期計算得到的控制輸入電壓u(k-1)，另一部分是當前周期計算得到的控制輸入電壓u(k)，且具有以下的形式：

u(t)=u(k-1),t∈(kh,kh+τk]u(k),t∈(kh+τk,(k+1)h]---(2)]]>

其中，h是采樣周期，kh表示第k個采樣時刻；因此，分別給出kh+τ_k時刻的網絡控制系統狀態x(kh+τ_k)和(k+1)h時刻的網絡控制系統狀態x((k+1)h)，綜合后為了簡便省略標記h得：

x(k+1)=A0x(k)+B0(τk)u(k)+B1(τk)u(k-1)y(k)=Cx(k)---(3)]]>

其中，A₀＝e^Ah,

將網絡誘導時延τ_k分解為均值部分τ₀和不確定部分Δτ_k，再經過相應的變量代換，可以得到離散后的考慮時變網絡誘導時延的直流電機控制系統網絡化模型為：

x(k+1)=A0x(k)+[B1+A1Θ0(Δτk)B]u(k)+[B0-B1-A1Θ0(Δτk)B]u(k-1)y(k)=Cx(k)---(4)]]>

其中，A₀＝e^Ah,

步驟2)建立含有不確定項的直流電機網絡化跟蹤控制系統的閉環系統模型，描述為一個具有一步輸入時滯的不確定增廣閉環系統；

步驟3)直流電機網絡化跟蹤控制器設計，對閉環系統進行H_∞性能分析驗證其穩定性，設計網絡化跟蹤控制器，使得直流電機的轉速能夠跟蹤給定參考模型的數值。