[發明專利]一種非最小相位系統輸出重定義方法

有效

• 申請號: 202110030413.4
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859602B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 李維豪;林伯先;施孟佶;岳江楓;茍蕊;袁昊揚;秦開宇;劉俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種非最小相位系統輸出重定義方法，包括以下步驟：S1、建立非最小相位系統線性模型，計算系統相對階數，選取與之對應的內部動態與外部動態轉換非最小相位模型，進而建立輸入輸出線性化后的等效控制模型；S2、針對原始非最小相位輸出，設計輸出重定義方法尋找到最優的等效最小相位輸出；S3、設計線性控制器，利用等效最小相位輸出對等效控制模型進行控制，依照S1中模型轉換的方法得到原始輸出。本發明基于輸出重定義技術，結合最優化參數解算，提出了一種非最小相位系統輸出重定義方法，解決了非最小相位系統控制器設計復雜和控制響應有負調的問題。

技術領域

本發明涉及一種非最小相位系統輸出重定義方法。

背景技術

非最小相位系統在實際的工程應用中比較常見，對非最小相位系統的控制往往比較復雜。經典的控制理論不能直接用于解決非最小相位系統(NMPS)的控制問題，如何使非最小相位系統控制問題變得簡便具有重要的意義。線性系統在頻域上可以寫出傳遞函數，對線性非最小相位系統來說，其傳遞函數右半平面的零點是不穩定的零點，它的存在會導致被控系統的不穩定性發散。傳統配置反饋控制器的方法能夠指定系統極點的位置，但無法改變系統零點的位置，也就不可以保證設計者設計的控制器能使系統趨于穩定。另外，右半平面零點的存在使得對被控對象的控制難度加大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于輸出重定義技術，結合最優化參數解算，提出了一種非最小相位系統輸出重定義方法，解決了非最小相位系統控制器設計復雜和控制響應有負調的問題的非最小相位系統輸出重定義方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種非最小相位系統輸出重定義方法，包括以下步驟：

S1、建立非最小相位系統線性模型，計算系統相對階數，根據系統相對階數，選取與之對應的內部動態與外部動態轉換非最小相位模型，使系統的內外動態分解，進而建立輸入輸出線性化后的等效控制模型；

S2、針對原始非最小相位輸出，設計輸出重定義方法尋找到最優的等效最小相位輸出；

S3、設計線性控制器，利用S2中得到的等效最小相位輸出，對S1中建立的等效控制模型進行控制，依照S1中模型轉換的方法得到原始輸出，消除非最小相位系統的不良影響。

進一步地，所述步驟S1包括以下子步驟：

S11、建立非最小相位系統線性模型如下：

其中，狀態變量表示n維空間，表示狀態變量x(t)的一階導數；輸入變量輸出變量表示一維空間；狀態矩陣輸入矩陣c^T為系統原始非最小相位輸出向量，中，l代表矩陣的行數，由輸出變量y(t)的維度確定；n代表矩陣的列數，由狀態變量x(t)的維度確定；

S12、非最小相位系統(1)的相對階r由下式進行計算：

S13、為實現非最小相位線性系統模型的輸出漸進跟蹤，有如下定義：

lim_t→∞y(t)-y_d(t)＝0 (2)

其中，y_d(t)為期望的系統輸出；

S14、設S11中所建立的非最小相位系統滿足以下條件：

條件1：系統可能的最大相對階r等于系統能控矩陣的秩，即r＝rank([b Ab … A^r-1b])；

條件2：系統具有完全能控性和能觀性；