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专利号: 2020102779650
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于事件触发的异步系统的容错控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:其特征方法在于该方法包括以下步骤:

步骤(1)用隐马尔可夫模型来描述系统模态、控制器模态和执行器模态三者之间的异步现象,选取以下离散系统作为被控对象的模型,具体模型如下:其中, 和 分别为系统 的状态、从执行器发出的控制信号和输出信号; 为外界干扰输入,{r(k)}为具有左连续轨迹的连续时间的马尔可夫过程,和 均为已知的实常数矩阵;

步骤(2)事件检测器用于确定是否应将当前的采样数据发送到控制器,如果满足以下不等式,则驱动事件;

eT(k)Φ(r(k))e(k)>ρ(r(k))xT(k-d(k))Φ(r(k))x(k-d(k))其中,ρ(r(k))和Φ(r(k))分别为预先设定的事件触发系数和后续需要设计的事件触发加权矩阵;x(kμ)和x(kψ)分别为最新的传输数据和当前采样状态;d(k)为网络诱导时滞;e(k)为当前采样瞬态和最新传输瞬态之间的误差;

步骤(3)设计模态相关控制器和模态相关执行器:u(k)=K(φ(k))x(kμ)

uA(k)=M(ξ(k))u(k)

其中,u(k)为设计的控制信号,uA(k)为执行器的输出;K(φ(k))和M(ξ(k))分别为控制器增益和执行器部分失效故障矩阵;φ(k)和ξ(k)分别表示控制器和执行器从被控系统接收到的模态信息,且通过条件概率矩阵Λ={λig}和∑={σif}被系统模态所影响,其中条件概率λig和σif分别来描述控制器以模态g,执行器以模态f运作的可能性,它们与系统的模态信息i是不同步运行的;

由此建立隐马尔可夫模型[r(k),f(k),Π,Λ],用来表示系统和控制器之间的异步现象,建立隐马尔可夫模型[r(k),ξ(k),Π,∑]用来表示系统和执行器之间的异步现象;

为了方便下面的叙述,用i,j,g和f来分别表示r(k),r(k+1),φ(k)和ξ(k);即A(r(k))=Ai,B(r(k))=Bi,C(r(k))=Ci,D(r(k))=Di,W1(r(k))=W1i,W2(r(k))=W2i,ρ(r(k))=ρi,Φ(r(k))=Φi,K(φ(k))=Kg,M(ξ(k))=Mf;

步骤(4)考虑执行器发生部分失效故障,形式如下:执行器故障矩阵 满足

当mlf=1时,表示执行器没有发生故障;当mlf=0时,表示执行器是完全失效的;当0<mlf<1时,表示执行器发生了部分失效故障;因为Mf是未知矩阵,所以定义以及|Z|≤H≤I来减少保守性,其中

基于以上分析,系统 可重写成如下系统

步骤(5)针对系统 通过选择如下的模态相关的Lyapunov-Krasovskii泛函,得到使系统 不仅随机均方稳定而且带有预设的H∞扰动抑制性能的充分条件;

模态相关的Lyapunov-Krasovskii泛函为:其中,

V1(x(k),r(k),k)=xT(k)Pix(k),即:对于 如果存在一个矩阵Kg,正定的矩阵Q,Pi,Fifg,正数dM和dm,如下两式满足,则说明系统 是带有H∞噪声衰减性能γ的随机均稳定;

其中,

δ=(dM-dm+1).

步骤(6)针对系统 设计基于事件触发机制的异步容错控制器镇定系统即:对于 如果存在正标量 和εp,p=1,2,...,N+5,矩阵 和正定的矩阵 和 如下两式满足,则说明系统 是带有H∞噪声衰减性能γ的随机均稳定;

其中,

γ2,2=diag{ε1,ε2,...,εN+5},若 和 成立,那么容错控制器设计为:

2.根据权利要求1所述的基于事件触发的异步系统的容错控制方法,其特征在于:步骤(1)中{r(k)}的模态跳变概率定义为:其中,πij为k时刻的模态i跳变到k+1时刻的模态j的跳变概率,并且满足πij∈(0,1]和系统转移概率矩阵表示为Π={πij}。

3.根据权利要求1所述的基于事件触发的异步系统的容错控制方法,其特征在于:步骤(3)中条件概率矩阵的定义如下:Pr{φ(k)=g|r(k)=i}=λigPr{ξ(k)=f|r(k)=i}=σif其中,λig∈(0,1], 同理,σif∈(0,1],