[發(fā)明專利]基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110201880.9
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN112987611B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段朝霞;張晶;韓雨辰;孫悅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發(fā)明涉及控制理論與工程技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法及控制系統(tǒng)，方法包括步驟：通過高斯磁場(chǎng)定律及基爾霍夫電壓定律，建立切換RLC電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)坐標(biāo)變換，推導(dǎo)出切換RLC電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程，設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)不可測(cè)的狀態(tài)，構(gòu)造了相應(yīng)的李雅普諾夫函數(shù)，設(shè)計(jì)虛擬控制率與自適應(yīng)率，并且選取事件觸發(fā)控制信號(hào)，建立相應(yīng)的事件觸發(fā)機(jī)制，得到完整的基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法。本發(fā)明提出的事件觸發(fā)控制機(jī)制為任意切換，能夠使系統(tǒng)在不同切換模式運(yùn)行下具有更好的動(dòng)靜態(tài)性能，在電力電子控制工程中具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于控制理論與控制工程領(lǐng)域，特別涉及一種基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，電子設(shè)備的功能日趨豐富和復(fù)雜，許多電路要求具有不同的工作模式，而不同的工作模式對(duì)應(yīng)的不同。對(duì)于這種應(yīng)用需求，產(chǎn)生了多種用于切換電路系統(tǒng)的解決方法。具有任意切換特性的RLC電路常被用于集成電路中以執(zhí)行低頻信號(hào)處理，因此，切換RLC電路系統(tǒng)已成為目前的熱門研究方向。然而，具有任意切換特性的RLC電路系統(tǒng)是一種非線性時(shí)變系統(tǒng)，不能用經(jīng)典控制理論分析和控制，其建模和控制的復(fù)雜性影響了人們對(duì)它的深入研究和應(yīng)用。因此，簡(jiǎn)化具有任意切換特性的RLC電路系統(tǒng)的建模過程和控制方法在電力電子領(lǐng)域具有重要的理論與工程價(jià)值。

事件觸發(fā)控制技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)信息化技術(shù)中的一個(gè)核心概念。近些年來,事件觸發(fā)技術(shù)的研究在控制領(lǐng)域，尤其在處理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)上取得了迅速發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，事件觸發(fā)控制技術(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)的時(shí)間觸發(fā)控制技術(shù)來說的。在傳統(tǒng)的時(shí)間觸發(fā)控制中，間隔固定的周期進(jìn)行觸發(fā)，然后網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)個(gè)體進(jìn)行感知，通信，計(jì)算和控制等行為，這種方法缺乏一定的智能性，可能會(huì)造成很多不必要的操作。而事件觸發(fā)控制是根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)來決定是否進(jìn)行觸發(fā)，如果系統(tǒng)狀態(tài)滿足觸發(fā)條件才進(jìn)行操作。因此，在應(yīng)對(duì)資源有限的微處理器與帶寬有限的網(wǎng)絡(luò)時(shí)事件觸發(fā)技術(shù)的研究愈發(fā)重要。事件觸發(fā)控制近年來得到廣泛關(guān)注，是計(jì)算/通訊等方面更有效率的控制方法。對(duì)于具有任意切換特性的RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制，應(yīng)根據(jù)切換特性和非線性的類型及屬性具體問題具體分析，需要設(shè)計(jì)合適的控制機(jī)制來對(duì)付系統(tǒng)的不確定性于切換特性。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)目的：針對(duì)上述不足，本發(fā)明公開了一種基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法及控制系統(tǒng)，其采用改進(jìn)切換RLC電路系統(tǒng)的控制策略，使系統(tǒng)在不同切換模式運(yùn)行下具有更好的動(dòng)靜態(tài)性能，能夠達(dá)到有效地節(jié)約通訊資源的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)中切換RLC電路系統(tǒng)面對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和外部擾動(dòng)時(shí)不能表現(xiàn)出良好性能的問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、分析切換RLC電路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，通過高斯磁場(chǎng)定律及基爾霍夫電壓定律，建立切換RLC電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

S2、引入坐標(biāo)變換，將步驟S1中的切換RLC電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成切換RLC電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程，然后構(gòu)造狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)系統(tǒng)不可測(cè)的狀態(tài)；

S3、定義誤差量，通過步驟S2中得到的切換RLC電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)，然后設(shè)計(jì)虛擬控制輸入與自適應(yīng)率；

S4、選取事件觸發(fā)控制信號(hào)，然后建立相應(yīng)的事件觸發(fā)機(jī)制，得到完整的基于切換RLC電路系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制方法，使得步驟S3中構(gòu)造的李雅普諾夫函數(shù)有界，證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

具體地，所述步驟S1中切換RLC電路系統(tǒng)包括輸入電源、電阻、電感、第一電容、第二電容和切換開關(guān)；所述電感的一端連接輸入電源的正極、另一端連接切換開關(guān)的一端，切換開關(guān)的另一端用于切換連接第一電容的一端或第二電容的一端；第一電容和第二電容的另一端均經(jīng)過所述電阻連接到輸入電源的負(fù)極。