【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及网络化系统控制，尤其涉及一种在跳跃flexray协议下的有限时间h无穷控制方法。
技术介绍
1、与传统的点对点基于物理连接的控制系统不同，网络化控制系统使用共享无线网络作为传感器与控制器，控制器与执行器之间数据传输的桥梁，将无线网络引入控制系统有助于远程控制和资源共享的发展，使系统在安装和维护方面更加模块化、更方便、灵活且成本更低。然而共享通信网络的引入使得系统的信息传输暴露在外部攻击者的视野下，而传统控制方法无法很好应对针对系统的网络攻击如拒绝服务攻击等，此时可能会导致系统不稳定或发生故障。同时，网络化系统中的通信资源是有限的，若同时进行大量数据传输可能会发生带宽不足，数据冲突等问题，因此在通信网络中引入通信协议进行信息的调度是有必要的。
2、在传统控制问题的控制器设计条件中经常含有非线性项，若要使用线性矩阵不等式linear matrix inequality，lmi方法求解控制器参数则需要将非线性项中耦合的未知变量解耦。但解耦时通常会增加控制器设计条件的保守性，此时设计得到的控制器并不是最优的。因此考虑将进化算法与lmi方法结合进行控制器设计能够降低保守性，提高系统性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种在跳跃flexray协议下的有限时间h无穷控制方法，解决了传统控制方法响应速度慢、鲁棒性不足、通信负担重、难以应对外部网络攻击，以及控制器设计过程中存在非线性约束的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提
3、s1、获取被控单连杆机械臂系统的参数，并基于参数重新设定单连杆机械臂系统的离散时间系统参数矩阵以及外部扰动的上界；
4、s2、将采集系统输出信息的传感器分为两组，并将两组传感器的测量输出分别设定在跳跃flexray协议的静态段以及动态段进行传输；
5、s3、根据跳跃flexray通信协议选择每个传输时刻需要传输的测量输出，并在控制器的输入端增设零阶保持器zoh得到控制器可用的测量信号；
6、s4、构建动态输出反馈有限时间控制器的系统模型，并设计动态输出反馈有限时间控制器的矩阵不等式组；
7、s5、采用ga遗传算法与lmi线性矩阵不等式结合的求解算法得到动态输出反馈有限时间控制器的增益矩阵；
8、s6、将增益矩阵代入到动态输出反馈有限时间控制器中用以稳定单连杆机械臂系统。
9、进一步地，在步骤s1中，具体过程包括以下步骤：
10、s11、获取被控单连杆机械臂系统的参数，确定单连杆机械臂系统的数学模型，即：
11、；
12、上式中，为机械臂的角位置；为控制输入；为外部扰动，为载荷质量；为转动惯量；为重力加速度；为臂长；为粘性摩擦不确定系数；为机械臂的角速度；
13、s12、令，，并将单连杆机械臂系统的数学模型线性化得到连续时间系统状态空间模型，即：
14、；
15、其中，
16、；
17、；
18、；
19、s13、设置采样时间为，并在matlab中使用c2d函数，离散化方法选择零阶保持方法，将连续时间系统状态空间模型离散化得到离散时间系统矩阵；
20、s14、定义单连杆机械臂系统的外部扰动满足条件，并根据外部扰动满足条件得到外部扰动的上界，外部扰动满足条件为：
21、；
22、其中，为已知的正标量，即外部扰动的上界；为外部扰动的转置；为有限时间的参数。
23、进一步地，在步骤s2中，具体包括：
24、根据划分的两组传感器，单连杆机械臂系统的测量输出表示为，即：
25、将测量输出的前个维度，即将第个传感器的测量输出设定在flexray协议的静态段传输；将测量输出的后个维度，即第个传感器的测量输出设定在flexray协议的动态段传输；
26、测量输出以及分别表示为：
27、；
28、；
29、其中，，为采集系统输出的传感器的个数；表示单连杆机械臂系统在静态段传输的个传感器的测量输出；表示单连杆机械臂系统在动态段传输的个传感器的测量输出。
30、进一步地，在步骤s3中，具体过程包括以下步骤：
31、s31、通过调度器将传感器分为被拒绝服务攻击的传感器集合和未被攻击的传感器集合；
32、s32、设定跳跃flexray通信协议的调度规则；
33、s33、根据跳跃flexray通信协议的调度规则选择每个传输时刻需要传输的传感器信息；
34、若，则计算当前时刻跳跃步长的值；若，则计算当前时刻跳跃权重矩阵的值，并根据跳跃步长的值和跳跃权重矩阵的值确定当前时刻的调度信号；
35、其中，表示时刻为静态段传输时，表示时刻为动态段传输时；
36、s34、在控制器的输入端加入零阶保持器zoh得到控制器可用的测量信号。
37、进一步地，在步骤s32中，跳跃flexray通信协议的调度规则包括跳跃flexray协议的静态段调度规则以及跳跃flexray协议的动态段调度规则；
38、其中，跳跃flexray协议的静态段调度规则为：
39、；
40、所设计的跳跃flexray协议的动态段调度规则为：
41、；
42、；
43、；
44、其中，为静态段的调度信号；为动态段的调度信号；代表离散时间系统的第个采样时刻；为静态段传输时刻的集合；为动态段传输时刻的集合；；是kronecker delta函数，用以表示或，当时，其他情况下，为适维单位矩阵；为当前时刻的跳跃权重矩阵；为第个传感器节点的权重值。
45、进一步地，在步骤s34中，控制器可用的测量信号表示为：
46、；
47、其中，
48、；
49、；
50、；
51、其中，，为采集系统输出的传感器的个数；为动态段的调度信号；为维度为的单位矩阵；为在静态段传输的传感器的个数；为一个切换信号，当时刻为静态段传输时，即时，，当时刻为动态段传输时，即时，，，是kronecker delta函数，用以表示或，当时为1，其他情况下为0；，表示当时为1，其他情况下为0；为适维单位矩阵。
52、进一步地，在步骤s4中，构建的动态输出反馈有限时间控制器的系统模型为：
53、；
54、其中，为控制器状态；，，，为控制器的增益矩阵；
55、动态输出反馈有限时间控制器的矩阵不等式组表示为：
56、；
57、其中，
58、；
59、其中，为李雅普诺夫函数中未知的正定矩阵；为未知的正定矩阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在跳跃FlexRay协议下的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S1中，具体过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S2中，具体包括：
4.根据权利要求1所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S3中，具体过程包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S32中，跳跃FlexRay通信协议的调度规则包括跳跃FlexRay协议的静态段调度规则以及跳跃FlexRay协议的动态段调度规则；
6.根据权利要求4所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S34中，控制器可用的测量信号表示为：
7.根据权利要求1所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S4中，构建的动态输出反馈有限时间控制器的系统模型为：
8.根据权利要求1所述的有限时间H无穷控制方法，其特征在于，在步骤S5中，具体过程包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种在跳跃flexray协议下的有限时间h无穷控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的有限时间h无穷控制方法，其特征在于，在步骤s1中，具体过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的有限时间h无穷控制方法，其特征在于，在步骤s2中，具体包括：
4.根据权利要求1所述的有限时间h无穷控制方法，其特征在于，在步骤s3中，具体过程包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的有限时间h无穷控制方法，其特征在于，在步骤s...
【专利技术属性】
技术研发人员：余涛，徐浩，伍芷影，王锐豪，王展鹏，何舒平，任乘乘，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。