內(nèi)含微小電感或電容的復(fù)雜電路系統(tǒng)建模與控制方法
【專利摘要】一種內(nèi)含微小電感或電容的復(fù)雜電路系統(tǒng)建模與控制方法，復(fù)雜電路系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法基于UDTFSPM，結(jié)合譜范數(shù)與線性矩陣不等式方法，為被控CCSWSIOCs設(shè)計(jì)RFSOFC，實(shí)現(xiàn)CCSWSIOCs的高精度控制。根據(jù)CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)模型，建立其不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型，選擇適當(dāng)?shù)牟蓸又芷?，采用零階保持器方法，對(duì)所獲連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型進(jìn)行離散化，獲得CCSWSIOCs的UDTFSPM，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)RFSOFC。優(yōu)點(diǎn)在于，解決現(xiàn)有建模與控制方法無法消除CCSWSIOCs的內(nèi)部微小電感或電容引起的不穩(wěn)定或穩(wěn)態(tài)誤差大的問題，大幅提高CCSWSIOCs的控制性能。將本發(fā)明應(yīng)用于Van?der?Pol電路系統(tǒng)的高精度控制，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，表明提出方法的有效性。
【專利說明】?jī)?nèi)含微小電感或電容的復(fù)雜電路系統(tǒng)建模與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)雜電路系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，針對(duì)內(nèi)含微小電感或電容的復(fù)雜電路系統(tǒng)(Complex Circuit Systems with Small Inductances or Capacitances,簡(jiǎn)記CCSWSIOCs)，提供了一種不確定性離散時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)建模與魯棒控制方法，適用于復(fù)雜電路系統(tǒng)的高精度控制，也可用于系統(tǒng)模型含有小時(shí)間常數(shù)的其他復(fù)雜系統(tǒng)建模與高精度控制。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的飛速發(fā)展，電子電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對(duì)電路系統(tǒng)的控制精度要求也越來越高，然而，復(fù)雜電路系統(tǒng)尤其是CCSWSIOCs的固有小參數(shù)引起的攝動(dòng)性、參數(shù)不確定性及外界隨機(jī)干擾等引起系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，使得所設(shè)計(jì)控制器無法滿足高精度控制要求。較之常規(guī)電路系統(tǒng)，CCSWSIOCs的建模與控制更加復(fù)雜，如何克服CCSWSIOCs固有的小電感或小電容影響、參數(shù)不確定性及外界干擾，減少穩(wěn)態(tài)誤差，保證CCSWSIOCs的高精度控制是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究熱點(diǎn)。
[0003]針對(duì)CCSWSIOCs，采用常規(guī)電路系統(tǒng)建模方法建立模型，將獲得非常高階數(shù)的模型，這將提高控制器設(shè)計(jì)難度，甚至出現(xiàn)病態(tài)數(shù)值特征，無法設(shè)計(jì)控制器。為此，現(xiàn)存方法普遍采用忽略CCSWSIOCs的小電感或電容的影響或?qū)⑺麄円曌鳛橥獠扛蓴_，達(dá)到模型降階，也就是保留低頻部分，而忽略高頻部分或?qū)⑵淇醋鳛橥獠扛蓴_。然而，此種方法是靠犧牲控制精度達(dá)到模型降階，無法滿足CCSWSIOCs的高精度控制要求，迫切需要新建模理論與控制方法。
[0004]奇異攝動(dòng)方法是處理多時(shí)標(biāo)問題或求解內(nèi)含小參數(shù)微分方程的有效工具，自60年代由Klimushev等人提出后，得到較大發(fā)展。作為處理多時(shí)標(biāo)問題的有效工具，奇異攝動(dòng)方法廣泛應(yīng)用于多時(shí)標(biāo)系統(tǒng)的建模與高精度控制，如復(fù)雜撓性航天器、柔性機(jī)械臂及化學(xué)蒸餾塔等的高精度控制，且得到較好的控制性能。然而，作為處理小參數(shù)微分方程求解工具，奇異攝動(dòng)理論仍停留于純數(shù)學(xué)分析的層面，較少應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)。通過分析CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)可知，CCSWSIOCs是典型的內(nèi)含小參數(shù)的系統(tǒng)，可以采用奇異攝動(dòng)技術(shù)處理其高精度控制問題，而且此方面的研究是滿足數(shù)學(xué)、電子電路以及自動(dòng)控制技術(shù)交叉、融合和發(fā)展的迫切需求，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0005]綜上所述，CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)模型是個(gè)包含小時(shí)間常數(shù)的微分方程，現(xiàn)存建模方法普遍采用忽略小參數(shù)或?qū)⑵淇醋鳛橥鈹_的低精度控制方法，因?yàn)樵诳紤]小參數(shù)的情況下，采用常規(guī)系統(tǒng)的建模與控制器設(shè)計(jì)方法，將得到病態(tài)數(shù)值解。在統(tǒng)一模型框架下，考慮CCSWSIOCs的非線性、參數(shù)不確定性及微小電感或電容引起的攝動(dòng)性問題，描述其病態(tài)動(dòng)力學(xué)，并基于所獲模型，設(shè)計(jì)出能夠減少或消除外擾和小參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差的控制率是解決CCSWSIOCs的的高精度控制問題的關(guān)鍵，本發(fā)明為此做出了實(shí)質(zhì)性的突破。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于不確定性離散模糊奇異攝動(dòng)模型(UncertainDiscrete time Fuzzy Singularly Perturbed Model,簡(jiǎn)記 UDTFSPM)的 CCSWSIOCs 高精度魯棒控制方法，解決現(xiàn)有CCSWSIOCs控制方法無法消除微小電感或電容、外擾和系統(tǒng)參數(shù)不確定性引起的穩(wěn)態(tài)誤差問題，大幅改善CCSWSIOCs的整體控制性能。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]CCSWSIOCs的UDTFSPM建立與高精度魯棒控制方法，該方法基于UDTFSPM，結(jié)合譜范數(shù)與線性矩陣不等式(Linear Matrix Inequalities,簡(jiǎn)記LMIs)方法，為被控CCSWSIOCs設(shè)計(jì)魯棒模糊靜態(tài)輸出反饋控制器(Robust Fuzzy Static Output FeedbackController，簡(jiǎn)記RFS0FC)，實(shí)現(xiàn)CCSWSIOCs的高精度控制。根據(jù)CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)模型，建立其不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型，然后根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)要求選擇采樣周期，采用零階保持器方法，對(duì)所獲連續(xù)模型進(jìn)行離散化，獲得CCSWSIOCs的UDTFSPM，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì) RFSOFC。
[0009]具體包括:
[0010]如圖2所示，本發(fā)明在CCSWSIOCs上實(shí)施，所述控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括--被控CCSWSIOCs，傳感器，控制器和執(zhí)行器，其中執(zhí)行器包括緩沖器和零階保持器。
[0011]步驟一、根據(jù)CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)方程，建立被控CCSWSIOCs的不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型
[0012]將CCSWSIOCs的變化緩慢或能夠直接測(cè)量的狀態(tài)變量看作為慢變量，小參數(shù)相關(guān)或變化較快的狀態(tài)變量看作為快變量，采用扇區(qū)非線性方法，建立CCSWSIOCs的不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型。
[0013]規(guī)則1:如果 I1M 是 Φη，...，lq(t)是 Cjiig，那么
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)含微小電感或電容的復(fù)雜電路系統(tǒng)建模與控制方法，其特征在于: 步驟一、根據(jù)CCSWSIOCs的動(dòng)力學(xué)方程，建立被控CCSWSIOCs的不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)|吳型； 將CCSWSIOCs的變化緩慢或能夠直接測(cè)量的狀態(tài)變量看作為慢變量，小參數(shù)相關(guān)或變化較快的狀態(tài)變量看作為快變量，采用扇區(qū)非線性方法，建立CCSWSIOCs的不確定性連續(xù)時(shí)間模糊奇異攝動(dòng)模型: 規(guī)則1:如果ξ i⑴是Φ η,..., ξ g(t)是Φ ig,那么
【文檔編號(hào)】G05B17/02GK103645646SQ201310646527
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳金香 申請(qǐng)人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院