[發(fā)明專利]基于事件觸發(fā)機(jī)制的非線性卡車拖車系統(tǒng)的模糊控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810044342.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN107966908A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇曉杰;文瑤;劉鑫鑫;楊榮妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司50218
• 代理人: 吳彬

1.基于事件觸發(fā)機(jī)制的非線性卡車拖車系統(tǒng)的模糊控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、建立卡車拖車系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：

x·1(t)=-υ‾t‾Lt‾0x1(t)+υ‾t‾lt‾0u(t)+0.1w1(t)+0.1w2(t)x·2(t)=υ‾t‾Lt‾0x1(t)+0.1w1(t)+0.1w2(t)x3(t)=υ‾t‾t‾0sin[x2(t)+υt‾2Lx1(t)]]]>

式中，L為拖車的長度，單位為m；l為卡車的長長度，單位為m，為倒車恒定速度，單位為m/s；為采樣時(shí)間，單位為s；為系統(tǒng)初始時(shí)間，單位為s；為重力加加速度，單位為m/s²；

令采用如下所示的模糊規(guī)則來設(shè)計(jì)T-S模糊控制器：

規(guī)則1：

如果θ(t)≈0，

那么x·(t)=A1x(t)+B1u(t)+C1w(t),]]>

z(t)＝D₁x(t)+E₁u(t)+F₁w(t)；

規(guī)則2：

如果θ(t)≈±π，

那么x·(t)=A2x(t)+B2u(t)+C2w(t),]]>

z(t)＝D₂x(t)+E₂u(t)+F₂w(t)；

其中x(t)＝[x₁(t) x₂(t) x₃(t)]^T，w(t)＝[w₁(t) w₂(t)]^T，x(t)是系統(tǒng)的狀態(tài)向量，u(t)是系統(tǒng)的控制輸入，w(t)是干擾輸入，范圍為L₂[0,∞)，z(t)是測(cè)量輸出；

A1=-υ‾t‾Lt‾000υ‾t‾Lt‾000υ‾2t‾22Lt‾0υt‾t‾00,A2=-υ‾t‾Lt‾000υ‾t‾Lt‾000gυ‾2t‾22Lt‾0g‾υ‾t‾t‾00,]]>

B1=B2=υ‾t‾lt‾000,C1=C2=0.10.10.10.100,]]>

D1=D2=0.10.20.20.30.20.1,E1=E2=1.21.1,F1=F2=0.15000.2;]]>

至此，得到卡車拖車系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型；

步驟二、基于事件觸發(fā)機(jī)制，設(shè)定卡車拖車系統(tǒng)的事件觸發(fā)條件，并構(gòu)造卡車拖車系統(tǒng)的的模糊控制器；

1)卡車拖車系統(tǒng)的事件觸發(fā)形式如下所示：

e_k^T(s_kT)Λ₁e_k(s_kT)≤δx^T(t-h(t))Λ₂x(t-h(t))

其中：e_k(s_kT)表示當(dāng)前傳輸?shù)牟蓸訒r(shí)刻和最新的傳輸時(shí)刻兩者之間的誤差，即e_k(s_kT)＝x(s_kT)-x(t_kT)；Λ₁,Λ₂表示所設(shè)計(jì)的事件觸發(fā)加權(quán)矩陣；δ是給定的常數(shù)標(biāo)量，滿足δ∈[0,1)；h(t)表示時(shí)延；x(t-h(t))表示延時(shí)狀態(tài)；

2)設(shè)計(jì)事件觸發(fā)機(jī)制參數(shù)Λ₁，Λ₂和常數(shù)標(biāo)量δ；其中事件觸發(fā)矩陣Λ₁,Λ₂可以利用Matlab—LMI工具箱中的求解器feasp進(jìn)行求解得到；δ滿足δ∈[0,1)；

3)在模糊系統(tǒng)控制中，模糊控制律等效于K_j＝Ω_jξ^-1構(gòu)成，K_j是模糊控制器的增益矩陣，矩陣Ω_j和給定標(biāo)量ξ在穩(wěn)定性條件設(shè)計(jì)中滿足條件K_jξ＝Ω_j；

4)構(gòu)造模糊控制律：

u(t)＝K_jx(t_kT)

其中：K_j是模糊控制器增益矩陣；x(t_kT)表示當(dāng)前采樣狀態(tài)；采樣數(shù)據(jù)是否傳送到相應(yīng)的模糊控制器由以下事件觸發(fā)條件決定：

[x(kT)-x(t_kT)]^TΛ₁[x(kT)-x(t_kT)]≤δx^T(kT)Λ₂x(kT)

其中：Λ₁,Λ₂表示所設(shè)計(jì)的事件觸發(fā)加權(quán)矩陣，x(kT)表示當(dāng)前采樣狀態(tài)，x(t_kT)表示最新傳輸狀態(tài)，δ是給定的常數(shù)標(biāo)量，滿足δ∈[0,1)；

最后，可以得到T-S模糊閉環(huán)控制系統(tǒng)如下所示：

x·(t)=Aix(t)+BiKjx(t-h(t))-BiKjek(skT)+Ciw(t),]]>

z(t)＝D_ix(t)+E_iK_jx(t-h(t))-E_iK_je_k(s_kT)+F_iw(t)；

步驟三、模糊控制律u(t)將控制信號(hào)指令經(jīng)過事件觸發(fā)裝置傳送給系統(tǒng)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)控制目的。