[發明專利]一種Delta算子切換糧食管理系統的全階故障估計觀測器的設計方法

有效

• 申請號: 202011543900.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112799374B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 曹杰;毛波;趙慕階;李德燕;王濤;劉金良;胡號;李燕
• 申請（專利權）人: 南京財經大學;國家糧食和物資儲備局科學研究院;國貿工程設計院;云境商務智能研究院南京有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種Delta算子切換糧食管理系統的全階故障估計觀測器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、建立帶有執行器故障的δ算子切換糧食管理系統模型；

所述模型具體如下：

其中x(t)∈Rⁿ為糧食管理系統狀態，u(t)∈R^m為輸入向量，y(t)∈R^p為輸出向量，d(t)∈R^τ為干擾函數，取值位于區間l₂[0,+∞)之間，f(t)∈R^s代表執行器故障；σ(t):R⁺→S＝{1,2,...,N}為切換定律，N＞1代表糧食管理子系統的數量；A_i,B_i,C_i,D_1i,D_2i和E_i為常數實矩陣；

對δ算子描述如下：

其中T...0，代表糧食管理系統的采樣周期；

步驟S2、構造全階故障估計觀測器模型；所述全階故障估計觀測器模型具體如下：

其中為觀測器狀態，為觀測器輸出向量，d(t)∈R^τ為干擾函數，為f(t)的估計值；L_i∈R^n×p，F_i∈R^s×p是預期的觀測器增益矩陣，k為調節因子；

步驟S3、基于步驟S1-S2所得糧食管理系統模型和全階故障估計觀測器模型，獲取誤差動態表達式如下：

其中且ε為單位算子；

步驟S4、基于誤差動態表達式，獲取增廣后的系統模型；

其中

(i＝1,2,...,N)；C_i為實矩陣，F_i∈R^s×p為設計觀測器增益矩陣，k為調節因子、I_s為適當維度的單位矩陣，τ為一個隨機整數；

步驟S5、基于多變量動態設計方法設計全階故障估計觀測器和切換定律模型；

給定一個圓盤和兩個規定的H_∞性能水平γ₁和γ₂，存在對稱正定矩陣P_i∈R^(n+s)×(n+s)和矩陣Y_i∈R^(n+s)×p滿足：

且

則全階故障估計觀測器的增益矩陣如下：

所述切換定律σ(t)的模式依賴平均駐留時間滿足

其中τ_ai為模式依賴平均駐留時間，λ_max(P_i),λ_min(P_i)表示矩陣P_i的最大、最小特征值；

則誤差動態模型為D(q,r)穩定，且滿足H_∞性能指標為：

||e_f(t)||₂＜γ₁||d(t)||₂,|e_f(t)|₂＜γ₂|(kε-δ)f(t)|₂。