[發(fā)明專利]狀態(tài)依賴切換系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310409359.3
• 申請(qǐng)日: 2023-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116466585A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃健哲;肖秉杭;敬忠良;唐德佳;頓向明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種狀態(tài)依賴切換系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

步驟S1：基于切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用邊界法向量與向量場(chǎng)判斷運(yùn)動(dòng)流的可通過(guò)性，基于運(yùn)動(dòng)流的可通過(guò)性判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)流是否能夠平滑切換；

步驟S2：當(dāng)不能平滑切換時(shí)，則基于當(dāng)前切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的控制器選取全驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)控制器；

步驟S3：對(duì)當(dāng)前全驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)控制器依次進(jìn)行開(kāi)環(huán)校正和開(kāi)環(huán)補(bǔ)償操作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)流在邊界的平滑切換。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)依賴切換系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S1采用：

步驟S1.1：初始化切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行時(shí)域迭代；

所述切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型包括：

其中，

x為長(zhǎng)度N的切換系統(tǒng)狀態(tài)向量，N≥2；f_σ描述切換系統(tǒng)狀態(tài)間的耦合關(guān)系；g_σ描述切換系統(tǒng)狀態(tài)與控制輸入的關(guān)系；u為切換系統(tǒng)的控制輸入；σ為運(yùn)動(dòng)流在狀態(tài)空間中所處的子空間域，當(dāng)運(yùn)動(dòng)流由一子空間域穿過(guò)邊界進(jìn)入相鄰子空間域時(shí)，切換系統(tǒng)完成了切換，f_σ與g_σ對(duì)應(yīng)切換；

步驟S1.2：由邊界法向量與向量場(chǎng)對(duì)G函數(shù)進(jìn)行定義，當(dāng)運(yùn)動(dòng)流逼近邊界分別計(jì)算相鄰兩個(gè)子空間的G函數(shù)，基于相鄰兩個(gè)子空間的G函數(shù)判斷運(yùn)動(dòng)流是否能夠通過(guò)；

任取兩相鄰子空間域記為Ω_α和Ω_β，兩子空間域非集的交集為邊界，記為該邊界由函式l_αβ()描述，當(dāng)l_αβ()正負(fù)號(hào)發(fā)生變換時(shí)，則切換系統(tǒng)發(fā)生切換；切換集為邊界在空間中的微小鄰域，記為∑αβ；

邊界法向量記為由子空間域Ω_β指向子空間域Ω_α：

由邊界法向量與向量場(chǎng)對(duì)G函數(shù)，進(jìn)行定義：

當(dāng)運(yùn)動(dòng)流抵達(dá)邊界時(shí)，若不等式(5)成立，且運(yùn)動(dòng)流能平滑切換，則結(jié)束；否則運(yùn)動(dòng)流不可平滑切換，則進(jìn)行開(kāi)環(huán)自適應(yīng)調(diào)整；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)依賴切換系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S2采用：利用二范數(shù)||·||₂與無(wú)窮范數(shù)||·||_∞基于當(dāng)前切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型選取全驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)控制器；

基于二范數(shù)||·||₂與無(wú)窮范數(shù)||·||_∞，定義控制輸入的系數(shù)矩陣H_αβ為：

選取H_αβ向量中最大的兩個(gè)值，分別用u_m和u_n表示，并分別對(duì)應(yīng)于控制器u_m和u_n；

當(dāng)控制器u_m和u_n中g(shù)_αmg_βn≠g_αng_βm時(shí)，則將當(dāng)前控制器u_m和u_n作為全驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)控制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)依賴切換系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S3采用：

步驟S3.1：在選定控制輸入u_m和u_n為主導(dǎo)控制器后，保持其余控制輸入不變，對(duì)二者進(jìn)行開(kāi)環(huán)校正，校正值分別記為u_m1和u_n1：

步驟S3.2：在控制輸入完成開(kāi)環(huán)校正后，若切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型不存在誤差，則使不可通過(guò)情形消失，運(yùn)動(dòng)流不會(huì)在邊界顫振；若切換系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型存在誤差，則開(kāi)通開(kāi)環(huán)補(bǔ)償模塊；

在切換系統(tǒng)存在誤差時(shí)，引入開(kāi)環(huán)補(bǔ)償量克服向量場(chǎng)計(jì)算失真的問(wèn)題，對(duì)主導(dǎo)控制器進(jìn)行開(kāi)環(huán)補(bǔ)償，補(bǔ)償值分別記為u_m2和u_n2：

其中，γ_αβ為自適應(yīng)算子。