一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2d混雜控制器設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，包括：A、構(gòu)建具有輸入時(shí)滯的二維狀態(tài)空間模型；B、根據(jù)時(shí)變時(shí)滯的大小，將構(gòu)建的二維狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為二維時(shí)滯增廣切換模型；C、根據(jù)二維時(shí)滯增廣切換模型設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足控制律的控制器；D、采用線(xiàn)性矩陣不等式的形式對(duì)控制器的增益進(jìn)行求解。本發(fā)明基于分段的方法，采用了同時(shí)包括大時(shí)滯情況和小時(shí)滯情況的二維時(shí)滯增廣切換模型來(lái)設(shè)計(jì)控制器，使系統(tǒng)即使受大于一個(gè)周期的未知時(shí)滯的影響仍能保持穩(wěn)定，穩(wěn)定性較高，同時(shí)還具有計(jì)算簡(jiǎn)單、跟蹤快和控制性能良好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)控制器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ILC (迭代學(xué)習(xí))控制本質(zhì)上是一種開(kāi)環(huán)前饋控制，根據(jù)系統(tǒng)先前的控制經(jīng)驗(yàn)和輸出誤差來(lái)修正當(dāng)前的控制輸入，使得被控系統(tǒng)的實(shí)際輸出軌跡在有限時(shí)間區(qū)間上沿整個(gè)期望輸出軌跡實(shí)現(xiàn)零誤差的完全跟蹤。這種控制方法在求解未知結(jié)構(gòu)、復(fù)雜非線(xiàn)性系統(tǒng)的軌跡控制方面具有優(yōu)越性，它能在系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，對(duì)未知信息進(jìn)行在線(xiàn)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷彌補(bǔ)缺乏的先驗(yàn)知識(shí)，從而使控制性能得到逐步改善，具有較少依賴(lài)系統(tǒng)先驗(yàn)知識(shí)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其完全沒(méi)有利用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋信息，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性發(fā)生不確定變化時(shí)，控制性能如系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性，收斂性等難以保證。
[0003]間歇過(guò)程自身具有滯后特征是一種普遍現(xiàn)象，而時(shí)滯是系統(tǒng)不穩(wěn)定的一個(gè)主要因素，對(duì)穩(wěn)定性的影響非常復(fù)雜，時(shí)滯的存在使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)變得更加困難。例如，在間歇過(guò)程控制中，常存在輸入時(shí)滯，導(dǎo)致有無(wú)差拍控制問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)此，業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的做法是采用純ILC控制算法來(lái)對(duì)具有輸入時(shí)滯的間歇過(guò)程進(jìn)行控制，以維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定。對(duì)于未知時(shí)滯小于一個(gè)周期情況(即輸入時(shí)滯只錯(cuò)后一拍的情況)，這種控制方式是有效的，能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定；但是，對(duì)于未知時(shí)滯大于一個(gè)周期的情況(即輸入時(shí)滯錯(cuò)后兩拍甚至更多拍時(shí))，這種控制方式會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能會(huì)明顯下降甚至不穩(wěn)，導(dǎo)致生產(chǎn)的廣品為劣質(zhì)廣品。
[0004]因此，業(yè)界亟需設(shè)計(jì)一種新的控制器，使系統(tǒng)即使受大于一個(gè)周期的未知時(shí)滯的影響仍能保持穩(wěn)定，且其具有較好的控制性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是:提供一種穩(wěn)定性高、控制性能良好的，針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，包括:
[0007]A、構(gòu)建具有輸入時(shí)滯的二維狀態(tài)空間模型，所述二維狀態(tài)空間模型如下:
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:包括: A、構(gòu)建具有輸入時(shí)滯的二維狀態(tài)空間模型，所述二維狀態(tài)空間模型如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟B，其包括: B1、設(shè)計(jì)時(shí)滯系統(tǒng)的迭代學(xué)習(xí)控制律，所述迭代學(xué)習(xí)控制律如下:
Σ ilc u (t-d (t), k) = u (t-d (t), k-1) +r (t-d (t), k),
其中，u(t-d(t) ,0) = 0, t = 0,1,2,...；u(t-d(t), k)、u(t_d(t), k-1)分別是第 k、(k-1)批次當(dāng)前時(shí)間的控制輸入，r (t-d(t)，k)是迭代學(xué)習(xí)更新律； B2、根據(jù)時(shí)變時(shí)滯d(t)的大小，將構(gòu)建的二維狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為時(shí)滯切換模型，所述時(shí)滯切換模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟B2，其包括: B21、根據(jù)時(shí)變時(shí)滯d(t)中不確定量AcKt)的大小判斷時(shí)滯系統(tǒng)是屬于大時(shí)滯情況還是屬于小時(shí)滯情況:若A(Kt) < 1，則表示時(shí)滯系統(tǒng)屬于小時(shí)滯情況，此時(shí)，d(t)應(yīng)滿(mǎn)足dm ^ d(t) < Ii1且Ii1 < dM ;若Δ d(t) > I,則表不時(shí)滯系統(tǒng)屬于大時(shí)滯情況,此時(shí),d(t)應(yīng)滿(mǎn)足 hi < d (t) ( dM ； B22、根據(jù)判斷的結(jié)果和時(shí)變時(shí)滯d(t)的范圍，將構(gòu)建的二維狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為時(shí)滯切換模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述預(yù)定義的當(dāng)前批次輸出誤差為:e(t，k) =7(^10-7(1(0，其中7(1(0為給定的輸出；所述預(yù)定義的批次方向誤差為:ΧΔ (t, k) = x(t, k)-X(t, k-ι)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針對(duì)輸入時(shí)滯的2D混雜控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述步驟C，其具體為: 根據(jù)給定的穩(wěn)定判據(jù)條件，采用線(xiàn)性矩陣不等式的形式對(duì)控制器的增益K。(t)3、K。(t)2和K。(t)1進(jìn)行求解，所述給定的穩(wěn)定判據(jù)條件為:
【文檔編號(hào)】G05B13/00GK103901773SQ201410100969
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】王立敏, 高福榮, 姚科, 莫?jiǎng)儆? 申請(qǐng)人:廣州市香港科大霍英東研究院