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专利号: 2020101843965
申请人: 江南大学
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:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述方法包括:步骤一:建立直流电机跳变电路系统的离散化Markov跳变系统模型,所述Markov跳变系统模型的模态转移概率满足分布函数,且分布的期望存在;针对所述直流电机Markov跳变系统,在输入电压使系统满足均方稳定的条件下,给定系统抗干扰性能指数δ>0,寻求状n

态反馈控制率u(k)=Fix(k),其中,Fi为反馈控制器增益,也称控制策略;x(k)∈R是系统的状态向量,为n维的实数矩阵,表示电流和电机的角速度;满足:其中,k为离散时刻,z(k)是系统的被控输出,w(k)是系统的干扰信号,上标“T”为向量的转置;

步骤二:构建所述Markov跳变系统的模态依赖价值函数,所述模态依赖价值函数根据模态不断更新,用于评价当前Fi的好坏;

当r(k)=i时,r(k)为电机的i种工作状态;所述模态依赖价值函数为:Yi(t,k+1)=Yi(t,k)+γi(t)ei(t,k)d(t,k)Yi(t,0)=Yi(t),Yi(t+1)=Yi(t,N(t))其中,Yi(t)为模态依赖价值函数,t为模态轨迹的数量,N(t)为第t条模态轨迹的长度,步长γi(t)=1/t;ei(t,k)为资格系数;d(t,k)为邻态偏差;

步骤三:基于邻态偏差更新价值函数,直到每个模态下的模态依赖价值函数收敛;

步骤四:根据收敛的模态依赖价值函数更新控制策略,直至控制策略收敛,输出该控制策略,即获得满足系统稳定和指定抗干扰性能的控制策略。

2.如权利要求1所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述Markov跳变系统为:x(k+1)=A(r(k))x(k)+B(r(k))u(k)+G(r(k))w(k)z(k)=C(r(k))x(k)+D(r(k))u(k)n

其中,x(k)∈R 是系统的状态向量,为n维的实数矩阵,包括电流和电机的角速度;u(k)是电路的输入电压,作为控制输入向量;w(k)是系统的干扰信号;z(k)是系统的被控输出;k为离散时刻;A(r(k)),B(r(k)),G(r(k))表示系统的动态参数;C(r(k))和Dr(k)分别表示系统输出的状态加权矩阵和输入加权矩阵;r(k)表示系统的模态,是在有限集合Θ={1,2,

3,…,n}中随时间k取值的离散Markov随机过程,分别表示电路中n种工作状态。

3.如权利要求2所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述模态转移概率定义为:Pr(r(k+1)=j|r(k)=i,ξk)=πij(ξk)其中,πij(ξk)为从模态i跳变到模态j的转移概率,ξk是一个随机变量,描述了转移概率的时变特性。

4.如权利要求3所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述资格系数为:

其中, 代表在第t条模态轨迹下第一次观测到模态i的时刻,λ为权值率且满足0<λ≤1。

5.如权利要求2所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,当r(k)=i时,分别用Ai,Bi,Ci,Di,Gi表征A(r(k)),B(r(k)),C(r(k)),D(r(k)),G(r(k));则邻态偏差,定义如下:其中, 为回报函数, δ为指定的系统抗干扰性能指数,Ui为中间变量。

6.如权利要求1所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述转移概率的期望为:

πij=E[πij(ξk)]

其中,随机变量ξk满足分布函数。

7.如权利要求5所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述更新价值函数包括以下步骤:a.初始化能使系统闭环稳定的控制策略Fi(0)和Ui(0),迭代次数l=0,价值函数的初始值为0;

b.从任意初始模态开始,每个模态下的资格系数初始值赋值为0;

c.将控制策略Fi(l)和Ui(l)带入系统,用状态观测器观测系统的状态值,进而根据已知的系统参数获得系统当前的跳变模态;

d.由定义更新资格系数,计算出邻态偏差,从而更新模态依赖的价值函数;若价值函数Yi(t)收敛,则输出Yi(t);若不收敛,t=t+1,返回步骤b,直至Yi(t)收敛。

8.如权利要求7所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,根据价值函数优化控制策略包括:设收敛的价值函数为Yi(l),则控制策略Fi和Ui的更新由下式给出:‑1

Fi(l+1)=‑(I+HiBi) HiAi其中,

T T ‑1

Mi=GiYi(l)[I+BiBiYi(l)]若满足||Fi(l+1)‑Fi(l)||<ε,其中,ε为给定的精度系数,则Fi(l)即为满足要求的控制器增益,系统抗干扰反馈控制率为u(k)=Fi(l)x(k);若不满足,则l=l+1,将Fi(l)返回步骤b。

9.如权利要求6所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法,其特征在于,所述分布函数为高斯分布或均匀分布或指数分布。

10.权利要求1‑9任一所述的一种直流电机跳变电路系统的邻态偏差智能控制方法用于转移概率固定和时变的不同情况下的线性Markov跳变系统。