一种针对输入时滞的2d混杂控制器设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，包括：A、构建具有输入时滞的二维状态空间模型；B、根据时变时滞的大小，将构建的二维状态空间模型转换为二维时滞增广切换模型；C、根据二维时滞增广切换模型设计出满足控制律的控制器；D、采用线性矩阵不等式的形式对控制器的增益进行求解。本发明基于分段的方法，采用了同时包括大时滞情况和小时滞情况的二维时滞增广切换模型来设计控制器，使系统即使受大于一个周期的未知时滞的影响仍能保持稳定，稳定性较高，同时还具有计算简单、跟踪快和控制性能良好的优点。本发明可广泛应用于工业控制器设计领域。
【专利说明】一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制器设计领域，尤其是一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法。
【背景技术】
[0002]ILC (迭代学习)控制本质上是一种开环前馈控制，根据系统先前的控制经验和输出误差来修正当前的控制输入，使得被控系统的实际输出轨迹在有限时间区间上沿整个期望输出轨迹实现零误差的完全跟踪。这种控制方法在求解未知结构、复杂非线性系统的轨迹控制方面具有优越性，它能在系统运行的同时，对未知信息进行在线学习，在学习过程中不断弥补缺乏的先验知识，从而使控制性能得到逐步改善，具有较少依赖系统先验知识的优点，但是由于其完全没有利用系统的实时反馈信息，当系统的动态特性发生不确定变化时，控制性能如系统的鲁棒稳定性，收敛性等难以保证。
[0003]间歇过程自身具有滞后特征是一种普遍现象，而时滞是系统不稳定的一个主要因素，对稳定性的影响非常复杂，时滞的存在使得系统的稳定性分析和控制器设计变得更加困难。例如，在间歇过程控制中，常存在输入时滞，导致有无差拍控制问题的出现。对此，业内传统的做法是采用纯ILC控制算法来对具有输入时滞的间歇过程进行控制，以维护系统的稳定。对于未知时滞小于一个周期情况(即输入时滞只错后一拍的情况)，这种控制方式是有效的，能维持系统的稳定；但是，对于未知时滞大于一个周期的情况(即输入时滞错后两拍甚至更多拍时)，这种控制方式会使系统的稳定性能会明显下降甚至不稳，导致生产的广品为劣质广品。
[0004]因此，业界亟需设计一种新的控制器，使系统即使受大于一个周期的未知时滞的影响仍能保持稳定，且其具有较好的控制性能。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种稳定性高、控制性能良好的，针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，包括:
[0007]A、构建具有输入时滞的二维状态空间模型，所述二维状态空间模型如下:
【权利要求】
1.一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，其特征在于:包括: A、构建具有输入时滞的二维状态空间模型，所述二维状态空间模型如下:
2.根据权利要求1所述的一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，其特征在于:所述步骤B，其包括: B1、设计时滞系统的迭代学习控制律，所述迭代学习控制律如下:
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)分别是第 k、(k-1)批次当前时间的控制输入，r (t-d(t)，k)是迭代学习更新律； B2、根据时变时滞d(t)的大小，将构建的二维状态空间模型转换为时滞切换模型，所述时滞切换模型为:
3.根据权利要求2所述的一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，其特征在于:所述步骤B2，其包括: B21、根据时变时滞d(t)中不确定量AcKt)的大小判断时滞系统是属于大时滞情况还是属于小时滞情况:若A(Kt) < 1，则表示时滞系统属于小时滞情况，此时，d(t)应满足dm ^ d(t) < Ii1且Ii1 < dM ;若Δ d(t) > I,则表不时滞系统属于大时滞情况,此时,d(t)应满足 hi < d (t) ( dM ； B22、根据判断的结果和时变时滞d(t)的范围，将构建的二维状态空间模型转换为时滞切换模型。
4.根据权利要求3所述的一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，其特征在于:所述预定义的当前批次输出误差为:e(t，k) =7(^10-7(1(0，其中7(1(0为给定的输出；所述预定义的批次方向误差为:ΧΔ (t, k) = x(t, k)-X(t, k-ι)。
5.根据权利要求4所述的一种针对输入时滞的2D混杂控制器设计方法，其特征在于:所述步骤C，其具体为: 根据给定的稳定判据条件，采用线性矩阵不等式的形式对控制器的增益K。(t)3、K。(t)2和K。(t)1进行求解，所述给定的稳定判据条件为:
【文档编号】G05B13/00GK103901773SQ201410100969
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】王立敏, 高福荣, 姚科, 莫胜勇 申请人:广州市香港科大霍英东研究院