本發(fā)明涉及滑模觀測(cè)器優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

滑模觀測(cè)器是指根據(jù)系統(tǒng)的外部變量(輸入變量和輸出變量)的實(shí)測(cè)值得出狀態(tài)變量估計(jì)值的一類動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，也稱為狀態(tài)重構(gòu)器。

滑模觀測(cè)器的魯棒性與觀測(cè)誤差是評(píng)價(jià)觀測(cè)器性能的重要指標(biāo)，但二者是相互制約的。通常希望滑模觀測(cè)器的魯棒性越強(qiáng)越好，觀測(cè)誤差越小越好，但是由于上述兩者是相互制約的，因此會(huì)出現(xiàn)滑模觀測(cè)器的魯棒性越強(qiáng)，觀測(cè)誤差越大，滑模觀測(cè)器的魯棒性越弱，觀測(cè)誤差越小的情況。因此，目前通常對(duì)滑模觀測(cè)器的上述指標(biāo)之一做出要求，另一指標(biāo)不做出具體要求，但是這樣會(huì)導(dǎo)致滑模觀測(cè)器的綜合性能往往無法達(dá)標(biāo)。

綜上所述，如何提供一種能夠使得滑模觀測(cè)器的魯棒性及觀測(cè)誤差的綜合性能最優(yōu)的技術(shù)方案，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法及裝置，以使得滑模觀測(cè)器的魯棒性及觀測(cè)誤差的綜合性能最優(yōu)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法，包括：

構(gòu)造如下評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)：

F(α)＝P·A(α)+Q·B(α)，

其中，α∈[0,1]表示所述滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量，A(α)表示所述滑模觀測(cè)器的魯棒性，B(α)表示所述滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差，P和Q分別對(duì)應(yīng)A(α)及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)；

將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α代入所述評(píng)價(jià)函數(shù)中，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，并基于該預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α及對(duì)應(yīng)的F(α)值繪制評(píng)價(jià)函數(shù)曲線；

確定所述評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中F(α)值最小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)α為使得所述評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值。

優(yōu)選的，所述滑模觀測(cè)器的魯棒性A(α)如下式所示：

其中，E^m(α)表示所述滑模觀測(cè)器在對(duì)應(yīng)匹配誤差為m時(shí)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相對(duì)誤差，E⁰(α)為負(fù)數(shù)，表示所述滑模觀測(cè)器在對(duì)應(yīng)匹配誤差為0時(shí)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相對(duì)誤差。

優(yōu)選的，所述滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差B(α)如下式所示：

B(α)＝E^m(α)。

優(yōu)選的，還包括：

接收外界輸入的設(shè)置信號(hào)，并將P和Q設(shè)置成與所述設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)的值。

一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化裝置，包括：

構(gòu)造模塊，用于：構(gòu)造如下評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)：

F(α)＝P·A(α)+Q·B(α)，

其中，α∈[0,1]表示所述滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量，A(α)表示所述滑模觀測(cè)器的魯棒性，B(α)表示所述滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差，P和Q分別對(duì)應(yīng)A(α)及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)；

繪制模塊，用于將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α代入所述評(píng)價(jià)函數(shù)中，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，并基于該預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α及對(duì)應(yīng)的F(α)值繪制評(píng)價(jià)函數(shù)曲線；

確定模塊，用于確定所述評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中F(α)值最小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)α為使得所述評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值。

優(yōu)選的，還包括：

設(shè)置模塊，用于接收外界輸入的設(shè)置信號(hào)，并將P和Q設(shè)置成與所述設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)的值。

本發(fā)明提供了一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法及裝置，其中該方法包括：構(gòu)造如下評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)：F(α)＝P·A(α)+Q·B(α)，其中，α∈[0,1]表示所述滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量，A(α)表示所述滑模觀測(cè)器的魯棒性，B(α)表示所述滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差，P和Q分別對(duì)應(yīng)A(α)及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)；將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α代入所述評(píng)價(jià)函數(shù)中，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，并基于該預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α及對(duì)應(yīng)的F(α)值繪制評(píng)價(jià)函數(shù)曲線；確定所述評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中F(α)值最小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)α為使得所述評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值。本發(fā)明實(shí)施例公開的技術(shù)方案中，以滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量作為函數(shù)變量，構(gòu)建基于滑模觀測(cè)器的魯棒性及觀測(cè)誤差實(shí)現(xiàn)的評(píng)價(jià)函數(shù)，該評(píng)價(jià)函數(shù)能夠表示滑模觀測(cè)器的綜合性能，進(jìn)而通過繪制評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線，以由評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中確定出能夠使得評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)，也即使得滑模觀測(cè)器的綜合性能最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值，從而增強(qiáng)了滑模觀測(cè)器的綜合性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，其示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法的流程圖，可以包括以下步驟：

S11：構(gòu)造如下評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)：

F(α)＝P·A(α)+Q·B(α)，

其中，α∈[0,1]表示滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量，A(α)表示滑模觀測(cè)器的魯棒性，B(α)表示滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差，P和Q分別對(duì)應(yīng)A(α)及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)。

需要說明的是，滑模觀測(cè)器通常是通過其包含的切換函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，而該切換函數(shù)中包含冪次變量，此處用α表示，且α∈[0,1]。以α為變量得到對(duì)應(yīng)的表示滑模觀測(cè)器的魯棒性的函數(shù)A(α)，并以α為變量得到對(duì)應(yīng)的表示滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差的函數(shù)B(α)，并且根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定A(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)P及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)Q，其中P和Q的和為1；由此，得到上述評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)。

S12：將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α代入評(píng)價(jià)函數(shù)中，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，并基于該預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α及對(duì)應(yīng)的F(α)值繪制評(píng)價(jià)函數(shù)曲線。

其中預(yù)設(shè)數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定，如可以選取5個(gè)，且這5個(gè)取值平均分布于0至1之間等。通過將不同取值的α代入評(píng)價(jià)函數(shù)，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，進(jìn)而繪制出對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線，以由該曲線中確定出最優(yōu)的點(diǎn)。

S13：確定評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中F(α)值最小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)α為使得評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值。

其中，F(xiàn)(α)值最小的點(diǎn)即為評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中最優(yōu)的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的α也為使得評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值，此時(shí)將該α的取值分別代入A(α)及B(α)，得到評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)時(shí)滑模觀測(cè)器的魯棒性及觀測(cè)誤差。

本發(fā)明實(shí)施例公開的技術(shù)方案中，以滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量作為函數(shù)變量，構(gòu)建基于滑模觀測(cè)器的魯棒性及觀測(cè)誤差實(shí)現(xiàn)的評(píng)價(jià)函數(shù)，該評(píng)價(jià)函數(shù)能夠表示滑模觀測(cè)器的綜合性能，進(jìn)而通過繪制評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線，以由評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中確定出能夠使得評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)，也即使得滑模觀測(cè)器的綜合性能最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值，從而增強(qiáng)了滑模觀測(cè)器的綜合性能。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法，滑模觀測(cè)器的魯棒性A(α)可以如下式所示：

其中，E^m(α)表示滑模觀測(cè)器在對(duì)應(yīng)匹配誤差為m時(shí)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相對(duì)誤差，E⁰(α)為負(fù)數(shù)，表示滑模觀測(cè)器在對(duì)應(yīng)匹配誤差為0時(shí)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相對(duì)誤差。

滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差B(α)可以如下式所示：

B(α)＝E^m(α)。

其中匹配誤差為滑模觀測(cè)器對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)的匹配誤差，其與反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)均與現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)應(yīng)概念一致，在此不再贅述。

具體來說，滑模觀測(cè)器的狀態(tài)空間可以表示為

其中，

在上述全部公式中，α₁和α₂為分別與匹配誤差具有預(yù)先設(shè)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的變量，也即對(duì)應(yīng)于不同的匹配誤差均具有對(duì)應(yīng)的α₁和α₂的取值，α∈[0,1]為變量外，其他均為預(yù)先確定的與滑模觀測(cè)器對(duì)應(yīng)的常量，由此，通過將不同匹配誤差對(duì)應(yīng)的α₁和α₂的取值及α的取值代入上述公式，最終能夠計(jì)算得出s的值，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)與不同匹配誤差及α的取值的x及最終按照下列公式可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的E^m(α)：

其中，e為自然常熟，對(duì)應(yīng)的，E⁰(α)也按照上式進(jìn)行計(jì)算，區(qū)別僅僅在于m的取值為0。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法，還可以包括：

接收外界輸入的設(shè)置信號(hào)，并將P和Q設(shè)置成與設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)的值。

P和Q可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，也可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)更改，具體來說，用戶可以通過終端等輸入設(shè)置信號(hào)，設(shè)置信號(hào)中包括需要設(shè)置的P和Q的取值，從而使得P和Q按照設(shè)置信號(hào)中的取值進(jìn)行設(shè)定，具體來說，為使滑模觀測(cè)器直接體現(xiàn)魯棒性與觀測(cè)誤差，可以預(yù)先設(shè)置P＝Q＝0.5，則：

當(dāng)確定魯棒性與觀測(cè)誤差的影響程度后，再通過設(shè)置信號(hào)對(duì)P和Q進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整設(shè)置。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化裝置，如圖2所示，可以包括：

構(gòu)造模塊11，用于：構(gòu)造如下評(píng)價(jià)函數(shù)F(α)：

F(α)＝P·A(α)+Q·B(α)，

其中，α∈[0,1]表示滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)中的冪次變量，A(α)表示滑模觀測(cè)器的魯棒性，B(α)表示滑模觀測(cè)器的觀測(cè)誤差，P和Q分別對(duì)應(yīng)A(α)及B(α)的預(yù)設(shè)權(quán)重系數(shù)；

繪制模塊12，用于將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α代入評(píng)價(jià)函數(shù)中，得到對(duì)應(yīng)的F(α)值，并基于該預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)不同取值的α及對(duì)應(yīng)的F(α)值繪制評(píng)價(jià)函數(shù)曲線；

確定模塊13，用于確定評(píng)價(jià)函數(shù)曲線中F(α)值最小的點(diǎn)對(duì)應(yīng)α為使得評(píng)價(jià)函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)冪次變量取值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化裝置，還可以包括：

設(shè)置模塊，用于接收外界輸入的設(shè)置信號(hào)，并將P和Q設(shè)置成與設(shè)置信號(hào)對(duì)應(yīng)的值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化裝置中相關(guān)部分的說明請(qǐng)參見本發(fā)明實(shí)施例提供的一種滑模觀測(cè)器的優(yōu)化方法中對(duì)應(yīng)部分的詳細(xì)說明，在此不再贅述。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。