[发明专利]一种连续动力学系统的无模型控制方法

说明书

一种连续动力学系统的控制方法，包括以下步骤：确定连续动力学系统；定义跟踪误差向量及其增广向量；构造Hurwitz主稳定项；采用以下滤波器产生辅助滤波信号；基于Hurwitz主稳定项与辅助滤波信号构造无模型控制器，根据计算得到的辅助滤波信号，通过无模型控制器对系统进行控制。本发明利用连续动力学系统的输入/输出信号，通过构造一个Hurwitz主稳定项与一个辅助滤波信号，并基于Hurwitz主稳定项与辅助滤波信号设计一种无需动力学系统数学模型的无模型控制律，实现连续动力学系统的输出对其参考指令的鲁棒跟踪，克服了传统无模型控制方法不能直接用于连续动力学系统的技术缺陷。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种连续动力学系统的控制方 法。

背景技术

动力学系统结构复杂，工作环境多变，为其建立精确数学模型十分困难。 而模型是控制的基础，传统控制理论均是基于事先建立的动力学系统的数学模 型而建立的。系统的控制效果受所建模型的精度影响明显，当建模精度不够 时，实际控制效果下降显著。后来有学者提出了无模型控制方法，即控制方法 不依赖于精确数学模型，仅利用动力学系统的输入和输出数据进行反馈控制。 无模型控制方法因其控制律不依赖被控对象(动力学系统)的数学模型，对难 以建模甚至无法建模的复杂动力学系统表现出良好的应用前景。

传统的无模型控制方法是基于已经发展成熟的估计滤波理论建立的，利用 系统的输入/输出数据，通过递推迭代获得控制律。由于整个迭代求解过程在时 间上是离散的，因此传统无模型控制方法不能直接应用于连续动力学系统。虽 然将连续动力学系统离散化后，也可以采用现有的离散无模型控制方法对其施 加控制，但连续动力学系统的离散化不仅是近似的而且过程很复杂，而且离散 的无模型控制律还要进一步转化为连续信号才能应用于原始的连续动力学系 统。综上所述，传统的无模型控制方法的实用性与可操作性均不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于连续动力学系统的无模型控制方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种连续动力学系统的控制方法，包括以下步骤：

确定连续动力学系统；连续动力学系统方程为其中，f(x，u) 表示连续动力学系统的系统函数，x为连续动力学系统的状态向量，u为控制输 入，y为连续动力学系统的输出，x＝[x₁，x₂，…，x_n]^T，x₁，x₂，...，x_n为连续动力学系统 的状态变量，分别为状态变量x₁，x₂，...，x_n的一阶导数，n为状态变量 的数量；

定义跟踪误差向量e及其增广向量跟踪误差向量e＝x-x_d，跟踪误差增 广向量其中，x_d为连续动力学系统的参考指令向量，参考指令向 量x_1d为连续动力学系统的给定参考指令，分别为x_1d的一阶导数、二阶导数、...、n-1阶导数，为e₁的n 阶导数，e₁＝x₁-x_1d，x₁为连续动力学系统的第1个状态变量；

构造Hurwitz主稳定项；定义Hurwitz主稳定项为其中， K＝[K_n，K_n-1，K_n-2，…，K₁]，K_n、K_n-1、K_n-2、…、K₁为主稳定项的设计参数；

采用以下滤波器产生辅助滤波信号其中，exp(·)表示 指数函数，为滤波器的设计参数，表示辅助滤波信号的一阶导数；