[发明专利]直流电机网络化跟踪控制器的方法

权利要求书

1.一种直流电机网络化跟踪控制器的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)建立考虑时变网络诱导时延的直流电机离散系统状态方程；将直流电机系统描述为一个具有一步输入时滞的离散时间范数有界不确定系统，利用不确定系统方法来处理电机状态方程中的指数时变项问题，包括以下过程：

1.1)建立直流电机的连续时间系统状态方程

令直流电机连续时间状态方程可以表示为：

x·(t)=Ax(t)+Bu(t)y(t)=Cx(t)---(1)]]>

其中，C＝[0 1]，i是电枢绕组电流(A)，ω是转子角速度(rad/s)，R是电枢绕组电阻Ω，L是电枢绕组电感H，K_v是反电动势常数V·s/rad，K_m是电机转矩常数N·m/A，J是系统转动惯量kg·m²，b是系统的阻尼系数N·m·sec/rad,u为控制量，y是输出量；

1.2)获得时变网络诱导时延影响下的离散电机网络化模型

数据包在网络中传输时，存在从传感器到控制器的时延和控制器到执行器之间的时延那么控制回路总的网络诱导时延是由于时延小于一个采样周期，直流电机在一个周期内的控制输入电压u(t)由两部分构成，一部分是由上一周期计算得到的控制输入电压u(k-1)，另一部分是当前周期计算得到的控制输入电压u(k)，且具有以下的形式：

u(t)=u(k-1),t∈(kh,kh+τk]u(k),t∈(kh+τk,(k+1)h]---(2)]]>

其中，h是采样周期，kh表示第k个采样时刻；因此，分别给出kh+τ_k时刻的网络控制系统状态x(kh+τ_k)和(k+1)h时刻的网络控制系统状态x((k+1)h)，综合后为了简便省略标记h得：

x(k+1)=A0x(k)+B0(τk)u(k)+B1(τk)u(k-1)y(k)=Cx(k)---(3)]]>

其中，A₀＝e^Ah,

将网络诱导时延τ_k分解为均值部分τ₀和不确定部分Δτ_k，再经过相应的变量代换，可以得到离散后的考虑时变网络诱导时延的直流电机控制系统网络化模型为：

x(k+1)=A0x(k)+[B1+A1Θ0(Δτk)B]u(k)+[B0-B1-A1Θ0(Δτk)B]u(k-1)y(k)=Cx(k)---(4)]]>

其中，A₀＝e^Ah,

步骤2)建立含有不确定项的直流电机网络化跟踪控制系统的闭环系统模型，描述为一个具有一步输入时滞的不确定增广闭环系统；

步骤3)直流电机网络化跟踪控制器设计，对闭环系统进行H_∞性能分析验证其稳定性，设计网络化跟踪控制器，使得直流电机的转速能够跟踪给定参考模型的数值。