【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制系统，特别是一种基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法。
技术介绍
1、在实际应用中，系统不可避免地会出现时滞的现象，例如在神经网络，人口动态模型和船舶稳定分析以及电力系统，会导致系统的性能下降甚至失稳，因此需要解决时滞系统稳定性问题。现有研究如对于混合时延和变结构不确定性神经网络系统设计了鲁棒控制器，在考虑存在执行器故障情况下，该方法迭代学习复杂、负载大，容易带入控制器本身的不确定性。
2、同时在处理扰动和不确定性的过程中，很多先进的控制技术不断被提出。例如随机控制，输出调节技术，h∞控制，滑模控制等。前三种控制技术与扰动观测器方法相比，都需要求解部分非线性的微分方程或者微分不等式，而且只能保证在扰动对于系统有干扰作用的情况下系统的稳定性，仍然存在着保守性过高的缺点。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于执行器故障和系统状态不可知的情况下，时滞系统性能具有不确定性的稳定性问题。
3、为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供如下技术方案：一种基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其包括，基于获取到的具有不确定性和存在外界扰动的时滞系统模型，获得所述时滞系统模型的约束条件；基于控制系统的常见外部扰动，构建扰动观测器，所述扰动观测器包括待求解的扰动观测器增益矩阵；基于所述扰动观测器，构建输出反馈控制器，所述输出反馈控制器包括待求解的输出反馈控
4、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：所述时滞系统模型为：
5、
6、其中，x(t)∈rn×1是所述时滞系统状态变量；为所述时滞系统状态变量的一阶微分；x0(t)为所述时滞系统初始状态；φ(t)为所述时滞系统的系统状态初值；τ(t)为所述时滞系统时滞时间；u(t)∈rm×1为所述时滞系统控制器的输入；d(t)∈rm×1为所述时滞系统输入的外部扰动；y(t)∈rn×1为所述时滞系统的输出变量；a∈rn×n、b∈rn×m、ad∈rn×n和c∈rn×n为所述时滞系统的系统矩阵；δa(t)、δad(t)和d(t)为所述时滞系统的不确定性；
7、所述时滞系统模型的约束条件为：
8、0≤τ(t)≤τm(t)且
9、[δa(t)δad(t)]＝df(t)[e1 e2]
10、rank(b)＝m
11、其中，τm(t)为所述时滞系统中时滞时间的上界；为所述时滞系统中的时滞时间变化率；h为所述时滞系统中时滞时间变化率的上界；e1、e2为所述时滞系统中的结构不确定性，是常数矩阵，满足f(t)tf(t)≤i,d为调参增益矩阵；
12、当考虑执行器故障时，对应的所述时滞系统模型为：
13、
14、其中，ρ＝diag(ρ1,ρ2,ρ3,······,ρm)，其满足k＝1,2,3,……m；ρk和为矩阵ρ的对角参数上下界，ρk＝diag(ρ1,ρ2,······,ρm)，ρk(k＝1,2,·····,m)为所述执行器的失效参数；集合nρ最多包含2m个元素。
15、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：所述常见外部扰动为：
16、
17、其中，ω(t)∈rn×1为所述时滞系统频率；为ω(t)的一阶微分；w、v为扰动增益矩阵；w＝0，v＝1为未知数值的常值负载扰动；为未知幅值和相位的谐波扰动；d∈rm；
18、所述扰动观测器为：
19、
20、其中，l∈rn×n为所述扰动观测器增益矩阵；为扰动估计值；为所述时滞系统频率估计值；v(t)为所述扰动观测器内部状态，是其一阶微分。
21、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：所述输出反馈控制器为：
22、
23、其中，ky(t)为所述时滞系统输出的线性表达；为所述扰动估计值的补偿；k为所述输出反馈控制器增益矩阵。
24、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：所述扰动估计误差为：
25、
26、其中，e(t)为所述扰动估计误差；ω(t)∈rn×1为所述时滞系统频率，是其一阶微分。
27、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：对所述扰动估计误差进行收敛的方法包括对所述扰动估计误差进行求导：
28、
29、即：
30、其中，当所述输出反馈控制器实现状态量镇定控制时，x(t)→0，x(t-τ(t))→0；当w+lcb(i-ρ)v＜0时，则关于所述扰动估计误差e(t)的指数稳定。
31、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：所述闭环系统渐近稳定的充分条件为：
32、存在正常数αi，i∈(1,2,3,4)和正定矩阵p1∈rn×n，p2∈rn×n，r∈rn×n以及矩阵q1∈rn×n，q2∈rn×n，q3∈rn×n，q4∈rn×n使得如下的第一不等式成立：
33、
34、其中，γ11＝he(p1(a+b(i-ρ)kc))+(α1+α2)pddtp+(α1-1+α3-1)e1te1+p1-q1-q1t；γ12＝p1b(i-ρ)v+(p2lca-p2lcbρkc)t-q4；γ13＝p1ad-q2+qt；γ14＝q1t-q3；
35、γ22＝he(p2(w+lcb(i-ρ)v))+(α3+α4)p2lcddtctltp2；γ23＝p2lcad+q4t；γ24＝q4t；γ34＝q2t+q3；γ44＝q3t+q3。
36、作为本专利技术所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的一种优选方案，其中：利用费舍尔引理对所述第一不等式进行解耦，将所述第一不等式转化为第二不等式：
37、
38、其中，λ11＝he(p1a+b1b(i-ρ)nc)+(α1-1+α3-1)e1te1+r-he(q1)；λ12＝p1b(i-ρ)v+(mca-b2bρnc)t-q4；λ13＝p1ad-q2+q1t；λ14＝q1t-q3；λ15＝p1b(i-ρ)v-b1b(i-ρ)z+μ(nc)t；λ16＝p1d；λ22＝he(p2w+mcb(i-ρ)v)；λ23＝mcad+q4t；λ24＝q4t；λ25＝b2bρz-mcbρ；λ27＝mcd；λ34＝q3+q2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述时滞系统模型为：
3.如权利要求1所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述常见外部扰动为：
4.如权利要求3所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述输出反馈控制器为：
5.如权利要求4所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述扰动估计误差为：
6.如权利要求5所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：对所述扰动估计误差进行收敛的方法包括对所述扰动估计误差进行求导：
7.如权利要求6所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述闭环系统渐近稳定的充分条件为：
8.如权利要求7所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：利用费舍尔引理对所述第一不等式进行解耦，将所述第一不等式转化为第二不等式：
9.一种电子设备，其特征在于：包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至8任意一项所述基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述时滞系统模型为：
3.如权利要求1所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述常见外部扰动为：
4.如权利要求3所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述输出反馈控制器为：
5.如权利要求4所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：所述扰动估计误差为：
6.如权利要求5所述的基于时滞系统输出反馈控制器的双增益参数设计方法，其特征在于：对所述扰动估计误差进行收敛的方法包括对所述扰动估计误差进行求导：
7.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：高来鑫，李玲纯，吴莹菲，周海军，孟文博，李扬，王国奎，王婷，
申请(专利权)人：滁州学院，
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。