[发明专利]内含微小电感或电容的复杂电路系统建模与控制方法

摘要

一种内含微小电感或电容的复杂电路系统建模与控制方法，复杂电路系统控制技术领域。该方法基于UDTFSPM，结合谱范数与线性矩阵不等式方法，为被控CCSWSIOCs设计RFSOFC，实现CCSWSIOCs的高精度控制。根据CCSWSIOCs的动力学模型，建立其不确定性连续时间模糊奇异摄动模型，选择适当的采样周期，采用零阶保持器方法，对所获连续时间模糊奇异摄动模型进行离散化，获得CCSWSIOCs的UDTFSPM，在此基础上设计RFSOFC。优点在于，解决现有建模与控制方法无法消除CCSWSIOCs的内部微小电感或电容引起的不稳定或稳态误差大的问题，大幅提高CCSWSIOCs的控制性能。将本发明应用于Van der Pol电路系统的高精度控制，进行仿真验证，表明提出方法的有效性。

主权项

一种内含微小电感或电容的复杂电路系统建模与控制方法其特征在于：步骤一、根据CCSWSIOCs的动力学方程，建立被控CCSWSIOCs的不确定性连续时间模糊奇异摄动模型将CCSWSIOCs的变化缓慢或能够直接测量的状态变量看作为慢变量，小参数相关或变化较快的状态变量看作为快变量，采用扇区非线性方法，建立CCSWSIOCs的不确定性连续时间模糊奇异摄动模型：规则i:如果ξ₁(t)是φ_i1，…，ξ_g(t)是φ_ig，那么其中，H＝[I_n×n O_n×m]，x_s(t)∈Rⁿ为慢变量，x_f(t)∈R^m为快变量，u(t)∈R^q为控制输入，y(t)∈R^l为系统输出，w(t)∈R^q为外扰，φ_i1，…，φ_ig，其中，i＝1，2，…，r均为模糊集合，ξ₁(t)，…，ξ_g(t)为可测量的系统变量，A_ci，B_ci，D为合适维数矩阵，ΔA_ci为合适维数的不确定性矩阵，ε是奇异摄动参数；步骤二、建立被控CCSWSIOCs的UDTFSPM控制系统中的传感器和执行器均采用时间驱动方式，且二者采用相同的采样时间T_s，在零阶保持器的作用下，将以上连续时间模型(1)，离散化为UDTFSPM：规则i:如果ξ₁(k)是φ_il，…，ξ_g(k)是φ_ig，那么其中，ΔA_i为适当维数的不确定性矩阵，给定[x(k)；u(k)；w(k)]，应用标准模糊推理方法，得到全局UDTFSPM：其中，隶属度函数φ_ij(ξ_j(k))为ξ_j(k)在φ_ij中的隶属度，设ω_i(ξ(k))≥0，其中，i＝1，2，…，r，r为规则数，μ_i(ξ(k))≥0，为了便于记录我们令μ_i＝μ_i(ξ(k))，步骤三、基于UDTFSPM(3)，对被控对象设计RFSOFC设计如下RFSOFC，其模糊规则前件与UDTFSPM(3)的模糊规则前件相同，u(k)＝G(μ)y(k)  (4)其中，G_i为控制器增益；步骤四、建立闭环系统模型针对被控系统模型(3)，应用控制率(4)，获得闭环系统模型：x(k+1)＝E_ε(A(μ)+B(μ)G(μ)H+ΔA(μ))x(k)+E_εDw(k)  (5)步骤六、采用谱范数方法和线性矩阵不等式方法，推导出RFSOFC存在的充分条件，推导过程不要求知道系统不确定性参数的上确界，下面是求解RFSOFC增益的线性矩阵不等式组：Θ_ii＜0，i＝1，2，...r  (6)Θ_ij+Θ_ji＜0，l≤i＜j≤r  (8)其中，W_j＝[W_1j 0_q×m]，0＜γ≤1，β为大于零的常数，γ，β的值可由设计者选择，即设计者通过选择合适的γ，β值得到最优控制器增益，其中，Z₁₁∈R^n×n，Z₂₂∈R^m×m为对称正定矩阵，其中，Y₁₁∈R^n×n，Y₂₂∈R^m×m，控制器增益：步骤七、将所得控制器Matlab代码转化为C语言代码，植入控制器，控制器采用事件驱动方式，当采样数据到达控制器时，控制器立刻进行计算，并将控制信号传给执行器，执行器按照固定的采样周期读取控制信号，生成控制输入，作用于被控CCSWSIOCs，从而实现CCSWSIOCs的高精度控制。