[發明專利]不確定發生概率情形下網絡化控制系統的滑模控制方法

在審

• 申請號: 201811517610.3
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109375517A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 胡軍;張紅旭;武志輝;陳東彥;劉鳳秋;孟桂芝;李澤昊;張昌露
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

本發明提供不確定發生概率情形下網絡化控制系統的滑模控制方法，屬于滑模控制技術領域。本發明首先針對不確定發生概率的數據丟包情形下具有分布式傳感器時滯和有界時變時滯的網絡化控制系統的動態模型設計滑模函數，構造系統的控制器并分別代入動態模型與滑模函數中，保證所得到的滑模函數在有限時間內收斂至滑模面的帶狀鄰域內，獲得此時的等效控制；將等效控制代入網絡化控制系統，得到閉環系統，并分析其穩定性，最后獲得滑模函數中待求解的矩陣，實現滑模控制方法。本發明解決了在網絡化控制系統具有不確定發生概率的數據丟包情形下，現有滑模控制技術不能同時處理分布式傳感器時滯和有界時變時滯的問題。本發明可用于系統的滑模控制。

技術領域

本發明涉及網絡化控制系統的滑模控制方法，屬于滑模控制技術領域。

背景技術

滑模控制是控制系統中進行重點研究的技術，其利用一種特殊的控制方式，使得系統的狀態軌跡沿著人為規定的相軌跡(滑模面)滑到期望點。在滑模面上運動時系統具有比魯棒性更加優越的不變性，加上滑模控制方法結構簡單，響應迅速，從而在復雜工業控制問題中得到廣泛關注。

在網絡化控制系統具有不確定發生概率的數據丟包情形下，現有的滑模控制方法不能同時處理分布式傳感器時滯與有界時變時滯，進而對系統狀態的穩定性很難進行分析。在實際系統中，時滯現象是普遍存在的。傳統的控制器設計方案很難保證時滯系統的穩定性，如何利用時滯的有效信息設計控制器是十分有意義的。而分布式時滯作為一種特殊的時滯廣泛存在于生物神經系統中還沒有得到廣泛的關注，并且分布式時滯的存在對控制器的設計增加了不確定性。滑模控制方法由于其較強的抗魯棒性，利用滑模控制方法處理帶有時變時滯和分布式時滯的網絡化系統具有十分重要的現實意義。

發明內容

本發明為解決在網絡化控制系統具有不確定發生概率的數據丟包情形下，現有滑模控制技術不能同時處理分布式傳感器時滯和有界時變時滯的問題，提供了不確定發生概率情形下網絡化控制系統的滑模控制方法。

本發明所述不確定發生概率情形下網絡化控制系統的滑模控制方法，通過以下技術方案實現：

步驟一、建立不確定發生概率的數據丟包情形下具有分布式傳感器時滯和有界時變時滯的網絡化控制系統的動態模型；

步驟二、針對不確定發生概率的數據丟包情形下具有分布式傳感器時滯和有界時變時滯的網絡化控制系統的動態模型設計滑模函數；

步驟三、通過對滑模函數的各個變量進行分析，利用數據丟包的有效信息構造系統的控制器；

步驟四、將步驟三中得到的控制器分別代入步驟一建立的動態模型與步驟二中的滑模函數，通過李亞普諾夫穩定性理論，保證所得到的滑模函數在有限時間內收斂至滑模面的帶狀鄰域內；

步驟五、當系統狀態軌跡滑動至滑模面的帶狀鄰域內時，獲得此時的等效控制；

步驟六、將步驟五中所得的等效控制代入所述網絡化控制系統，得到閉環系統，通過李亞普諾夫穩定性理論分析閉環系統的穩定性，并結合步驟四中滑模函數在有限時間內收斂至滑模面的帶狀鄰域內的條件獲得滑模函數中待求解的矩陣，實現滑模控制方法。

本發明最為突出的特點和顯著的有益效果是：

本發明所涉及的不確定發生概率情形下網絡化控制系統的滑模控制方法，將滑模控制方法應用于一系列具有分布式傳感器時滯、有界時變時滯和不確定發生概率的數據丟包情形下的網絡化控制系統中。本發明考慮了在具有不確定發生概率的數據丟包情形下，同時具有分布式傳感器時滯與時變時滯對系統穩定性的影響，利用李雅普諾夫函數全面考慮不確定發生概率與時滯有效信息，與現有的滑模控制方法相比，本發明的滑模控制方法可以在不確定發生概率的數據丟包情形下，同時處理分布式時滯和有界時變時滯，得到了基于線性矩陣不等式解的滑模控制方法，狀態軌跡能收斂至滑模面的帶狀鄰域內，達到了抗擾動的目的，保證了系統的穩定性。

附圖說明