[發明專利]基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法

在審

• 申請號: 202310183973.2
• 申請日: 2023-03-01
• 公開（公告）號: CN116047917A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 周映江;于子程;蔣國平;丁永鎮;楊歡
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 曹洪

1.一種基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于，包括：

采集二階系統運行參數，構建系統動力學方程；

基于對系統不同時段的有效控制增益，構建時變分段函數；

基于加冪積分算法，構建所述系統的目標函數，并基于所述目標函數構建所述系統的誤差函數；

結合時變分段函數以及加冪積分誤差函數設計二階帶擾動系統的前置時間控制器，實現系統不同時段的有效控制。

2.如權利要求1所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述動力學方程基于二階帶擾動系統的動力學特性，進行數學建模。

3.如權利要求2所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述動力學方程表示為：

其中，x₁表示位置狀態，x₂表示速度狀態，u表示系統的控制輸入，d表示系統受到的擾動。

4.如權利要求3所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述時變分段函數根據系統所處的不同時間點提供相應的增益值。

5.如權利要求4所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于，還包括：

當系統在預設時間之前，該函數值會不斷增大，以使系統快速達到穩定；當系統在預設時間之后，該函數值會保持不變，以保證系統可以維持穩定。

6.如權利要求5所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：定義所述時變分段函數，包括：

定義所述系統達到穩定的預設時間為T_p，控制參數分別為a和b，所述時變分段函數表示為：

其中，T_p≥0，a0,b0，t為系統運行的時間。

7.如權利要求6所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述系統目標函數為系統達到前置時間穩定的目標條件。

8.如權利要求7所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：定義所述系統目標函數為：

當系統的速度狀態x₂等于系統的目標狀態x₂^*時，系統可以實現前置時間穩定，所述系統的目標狀態x₂^*表示為：

其中，m0為時變分段函數的冪次方，α為控制器的分數階，α為奇數比奇數的分數，且0a1。

9.如權利要求8所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述系統的誤差函數表示為：

當系統實現前置時間穩定時，加冪積分誤差函數ξ為0即x₂＝x₂^*，系統可以達到目標狀態。

10.如權利要求6或8或9所述的基于加冪積分的二階帶擾動系統前置時間控制器設計方法，其特征在于：所述控制器表示為：

其中，l為系統擾動的上界，其滿足d≤l，sign為符號函數，表示為：