[發明專利]一種設計基于事件觸發的磁懸浮系統模糊控制器的方法

有效

• 申請號: 201810533945.8
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108717264B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 蘇曉杰;章一芳;劉鑫鑫;文瑤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明公開了一種設計基于事件觸發的磁懸浮系統模糊控制器的方法，包括如下步驟:1)建立非線性磁懸浮系統的動態模型，通過在平衡點展開再轉換成狀態空間方程，通過4個模糊規則對磁懸浮系統進行T?S模糊建模；2)利用事件觸發策略，以及模糊控制器，得到相應的基于事件觸發的磁懸浮閉環模糊系統；3)利用交互凸組合的方法以及融合參數依賴的李雅普諾夫函數，推導出穩定性條件以及設計對應的基于事件觸發的模糊控制器，并用線性矩陣不等式表示，便于用MATLAB求解。該方法能對非線性磁懸浮系統進行有效控制，使得其在運行的時候是穩定的，并且能減少不必要的信息傳輸，節約帶寬資源。

技術領域

本發明應用于非線性系統的模糊控制，具體涉及一種設計基于事件觸發的磁懸浮系統模糊控制器的方法。

背景技術

磁懸浮系統由于其環境、商業和技術等方面的特點，在許多實際生產應用中得到廣泛的應用。EMS系統的磁懸浮列車是當今非常先進的軌道交通工具。EMS系統利用電磁力來克服重力，利用“同性相斥，異性相吸”的原理，使得磁懸浮列車以一定的間隙浮于軌道上方，使其完全脫離軌道。磁懸浮列車在正常運行狀態中需要控制穩定的電流，以保證列車的正常懸浮以及高速安全行駛，因此磁懸浮列車電流控制技術是十分重要的。由于有電磁力的參與，典型的磁懸浮系統是高度非線性、開環不穩定的系統。

傳統的控制方法都是以建立被控對象的精確模型為基礎進行控制。但隨著被研究系統的復雜性的增加，有時難以建立起精確模型，有時所研究的對象具有強非線性、時滯、時變、外部干擾等復雜情況，利用現在的數學方法難以求解計算，傳統控制方法就不再適應。

在實際磁懸浮系統中，由于傳感器、執行機構和所設計的控制器都是作為節點與列車的控制系統相連，并通過網絡進行數據交換，因為網絡的帶寬有限，容易導致信息碰撞而產生輸入誘導時延，可能會導致所控制的系統不穩定。

發明內容

目前對磁懸浮系統的控制研究大都是將磁懸浮模型在平衡點進行泰勒展開，從而得到線性化的模型，但該方法對于存在時變時延、數據碰撞丟失等情況的時候并不適用。因此，本發明針對復雜的非線性磁懸浮系統的控制，解決誘導時延，減少不必要的數據傳輸，節約有限帶寬的資源，提供了一種設計基于事件觸發的磁懸浮系統模糊控制器的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種設計基于事件觸發的磁懸浮系統模糊控制器的方法，該方法包括如下步驟:

1、建立非線性磁懸浮系統的動態模型，通過在平衡點展開再轉換成狀態空間方程，通過4個模糊規則對磁懸浮系統進行T-S模糊建模；

2、利用事件觸發策略，以及模糊控制器，得到相應的基于事件觸發的磁懸浮閉環模糊系統；

3、利用交互凸組合的方法以及融合參數依賴的李雅普諾夫函數，推導出穩定性條件以及設計對應的基于事件觸發的模糊控制器，并用線性矩陣不等式(LMI)表示，便于用MATLAB求解。

與現有技術相比，本發明具有如下技術效果：

1、本發明設計出對于非線性磁懸浮系統的事件觸發模糊控制器，即使在傳感器、執行機構、所設計的控制器與控制系統進行信息數據交換發生碰撞，而產生誘導時延時，還是能夠通過事件觸發模糊控制器的控制下保持系統的性能以及穩定性。

2、本發明能對非線性磁懸浮系統進行有效控制，使得其在運行的時候是穩定的，并且能減少不必要的信息傳輸，節約帶寬資源。

附圖說明

圖1為磁懸浮列車的結構簡化圖；

圖2為基于事件觸發的模糊控制系統圖；

圖3為原磁懸浮開環系統的狀態軌跡圖；

圖4為受控的閉環模糊系統的狀態軌跡圖；