[發明專利]一種基于遺傳算法的最優混合H2

在審

• 申請號: 202111083386.3
• 申請日: 2021-09-15
• 公開（公告）號: CN113759723A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 錢晶;鄒屹東;梅宏;曾云;于鳳榮;李立勝;刀方
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 周宇

本發明公開一種基于遺傳算法的最優混合H₂/H_∞魯棒控制器設計方法，涉及智能優化控制技術領域；本發明提出由遺傳算法隨機產生初始化種群，并確定初始個體，并由算法種群個體賦值給魯棒控制性能輸出加權矩陣中的相關元素以及反映各自H_∞性能和H₂性能權重，以控制誤差平方積分最小作為系統的目標函數，使用遺傳算法對種群進行迭代優化，從而解得最優個體，進而求得最優混合H₂/H_∞魯棒控制器；本發明優化過程表達清晰，優化結果可信，被控系統在使用優化后的混合H₂/H_∞魯棒控制器運行過程中兼顧了最優性與魯棒性，從而實現了控制器綜合性能最優。

技術領域

本發明屬于自動控制技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的最優混合H₂/H_∞魯棒控制器設計方法。

背景技術

以閉環系統的魯棒性作為目標設計得到的固定控制器稱為魯棒控制器，是自上世紀80年代被提出以來控制領域中一直研究與應用的熱點。然而，對于傳統基于范數設計的魯棒控制器，在把其投入運行之前，要想得到較理想的控制效果，必須先整定好相對應的魯棒性能評價信號輸出的系數矩陣。當系統以線性傳遞函數的形式表示時，設計其魯棒控制器u＝Kx則需要整定性能輸出系數加權矩陣C₁，D₁₁，D₁₂；C₂，D₂₁，D₂₂的影響。

在自動控制領域，傳統的基于范數設計的魯棒控制器中加權系數矩陣通過人為進行確定，依賴有關工程人員的經驗，且無法保證控制精度。

為了克服上述技術問題，人們一直在尋找魯棒控制器加權參數的自適應搜索技術，以適應復雜系統的控制要求，智能算法技術的發展使得這種設想成為可能。

現有利用遺傳算法進行魯棒控制器的性能輸出系數加權矩陣優化整定，利用智能搜索算法強大的尋優操作能力來調整權重系數，進而求得對應被控對象下的最優控制效果。

然而，對于混合H₂/H_∞魯棒控制器的設計來說，現有的優化過程只考慮魯棒性能評價信號輸出中加權矩陣的優化，而分別反映H₂性能和H_∞性能的各自權重卻不納入尋優操作。因此，對線性系統設計其混合H₂/H_∞魯棒控制器的優化還有一定的提升空間。

發明內容

本發明提供一種基于遺傳算法的最優混合H₂/H_∞魯棒控制器設計方法，用以解決現有魯棒控制器設計存在的技術問題。

本發明采用以下的技術方案實現。

一種基于遺傳算法的最優混合H₂/H_∞魯棒控制器設計方法，具體步驟如下：

(1)基于MATLAB平臺，由遺傳算法產生初始種群；

(2)含有系統擾動w的線性時不變被控系統狀態方程模型為：

在此基礎上，引入系統H₂以及H_∞魯棒性能評價信號輸出z_∞，z₂，采用狀態空間可以描述為：