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专利号: 2018108740568
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-04-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种反向过程鲁棒控制方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、建立多模型描述系统状态空间模型;

步骤2、设计多模型描述系统的被控对象控制器。

2.如权利要求1所述的反向过程鲁棒控制方法,其特征在于步骤1具体包括如下步骤:

1-1.建立多模型描述系统的输入输出数据,建立多模型描述系统模型,其形式如下:x(k+1)=Akx(k)+Bku(k)y(k+1)=Cx(k+1)

且满足:

其中k表示多模型描述系统的运行时刻,i是大于等于零的正整数,x(k)、x(k+1)分别是k时刻、k+1时刻的系统状态,u(k)是k时刻的系统输入,Δu(k+i)是k+i时刻的系统输入增量,y(k+1)是k+1时刻的系统输出,y(k+i+1)是k+i+1时刻的系统输出,Ak,Bk,C分别表示第k个系统相关矩阵,ymin,ymax分别是系统输出下界、上界,Δumin,Δumax分别是系统输入增量的上界、下界;

1-2.选取在鲁棒模型预测控制设计目标下的目标函数,为:且满足:

其中J∞(k)表示k时刻稳态目标函数,l是大于零的自然数,Ω=Co{A1|B1,A2|B2,…,AL|BL},Co表示组,αl(k)是k时刻第l个非负的系数, A1|B1,A2|B2,…,AL|BL分别表示第L对系统矩阵组,[Ak|Bk],[Al|Bl]分别是第K,L对系统矩阵组,yr(k+i)是k+i时刻的系统期望输出,Q,R为相应的输出误差、输入增量的加权矩阵,ΔU(k)是一组k时刻的未来系统输入增量;

1-3.设计由n个自由度控制的鲁棒模型预测控制策略下的新息状态空间方程:首先,定义新息系统状态:

其中z(k)表示k时刻的新息系统状态,Δx(k)是k时刻的系统状态增量,e(k)是k时刻的系统输出误差。

然后得出新息状态空间方程,其表示如下:

z(k+1)=Amkz(k)+BmkΔu(k)Δy(k+1)=Cmz(k+1)

其中 Cm=[C 0],z(k+1)表示k+1时刻的新息系统状态,Δy(k+1)是k+1时刻的系统输出增量,

1-4.根据1-3,得到新的目标函数为:且满足:

其中z(k+i)表示k+i时刻的新息系统状态。

进一步得到新息状态空间方程的约束表达式,-ymin-yr(k+i+1)≤Cez(k+i+1)≤ymax-yr(k+i+1)-Δumin≤Δu(k+i)≤Δumax其中yr(k+i+1)是k+i+1时刻的系统期望输出,z(k+i+1)是k+i+1时刻的新息系统状态,Ce=[0 1]。

3.如权利要求2所述的反向过程鲁棒控制方法,其特征在于步骤2具体包括如下步骤:

2-1.基于步骤1,多模型描述系统的系统状态预测模型如下:其中z(k+2),z(k+3)…z(k+N)分别表示k+2,k+3,…,k+3时刻的新息系统状态,Δu(k+

1),Δu(k+2),…,Δu(k+N-1)分别表示k+1,k+2,…,k+N-1时刻的系统输入增量;

2-2.进一步得到系统最终的目标函数如下:且满足:

[Aml+BmlF(k)]TPl[Aml+BmlF(k)]-Pl+Q+F(k)TRF(k)≤0,l=1,2,…,L其中 表示k时刻最终的目标函数, ξl(k+i)是k+i时刻第l个新息非负的系数,Pl是第l个系统正矩阵, 是新息系统输入增量,F(k)是k时刻的求解黎卡提方程的所需矩阵。P(i,k)是k时刻第i个新息系统加权矩阵。 分别是不同的新息系统矩阵, 分别是不同的第N个新息系统矩阵;

2-3.依照2-1到2-2中的步骤依次循环分别求解多模型描述系统k,k+1,…,k+N-1时刻的最优输入增量Δu(k),Δu(k+1),…,Δu(k+N-1),再将其作用于多模型描述系统。