[发明专利]一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法

权利要求书

1.一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型；

对四种调制状态下的干涉光强P₁、P₂、P₃和P₄进行解调，得到：

(P1-P2)-(P3-P4)]]>

限定和的值在一个很小的范围变化，因此得：

其中，2v为主闭环的闭环误差的变化幅度，Δk₀是一个不确定参数，由实际中光学电压传感器系统中的噪声造成；

此时，式(1)进一步化简得到闭环检测系统的数学模型为：

(P1-P2)-(P3-P4)]]>

令cos[3π(1+ε₀)/4]-cos[5π(1+ε₀)/4]等于ε₁，由于很小，

令其中，Δk₁是一个不确定的参数，由第二闭环跟踪误差引入；

第二步，建立主闭环的状态方程和动态方程；

将主闭环的闭环误差代入闭环检测系统的数学模型，并设(1+Δk₀)(1+Δk₁)＝1+Δk，根据光学电压传感器的闭环检测原理，得到主闭环的状态方程：

其中B0=00···0b0,]]>x(k)∈Rⁿ是状态变量，初始条件为x(k₀)已知；

光学电压传感器的主闭环的动态方程为：

x(k+1)＝Ax(k)+(B+ΔB)sin(-k₂K_cx(k))+Cx(k)·v(k)+Dw(k)    (4)

其中，v(k)被假设为高斯白噪声：Ev(k)＝0，其中，是系统中白噪声的方差；C＝2B₀P₀ε₁K_c，由于Δk是有界的，矩阵ΔB表示为ΔB＝HFE，其中H和E是描述增益变化的具有适当维数的确定矩阵，F是一个具有适当维数的不确定矩阵，满足F^TF≤I；w(k)是进入控制器的噪声；D∈Rⁿ表示扰动强度，为一常数矢量；

第三步，设计反馈增益矩阵K_c，当w(k)＝0时，

如果存在对称正定矩阵P∈R^n×n，反馈增益矩阵K_c∈R^1×n以及正实数0＜α＜1，ε₀，ε₁，使得：

其中，H和E是描述增益变化的具有适当维数的确定矩阵，

ζ₁[A B],ζ2=σ~C0,]]>l_f=1，则当w(k)≡0时系统动态方程(4)是均方指数稳定的；

当系统动态方程(4)带有扰动w(k)和噪声v(k)时，

如果存在对称正定矩阵P∈R^n×n，反馈增益矩阵K_c∈R^1×n以及正实数α、ε₀和ε₂，满足：

其中：

ζ₁＝[A B D],ζ2=σ~C00,]]>

则系统动态方程(4)具有噪声抑制度为γ的期望H_∞性能指标，并且满足均方指数稳定性系统。