[发明专利]基于耗散性的金属轧制过程有限区域控制方法

说明书

本发明公开了一种基于耗散性的金属轧制过程有限区域控制方法，包括：建立金属轧制过程的数学模型；设计动态输出反馈控制器，使金属轧制系统满足有限区域有界性和有限区域二维(T,S,R)‑δ‑耗散性。本发明有益效果：基于二维系统理论框架，考虑基于网络通讯的具有数据丢失的金属轧制过程，解决网络控制中控制器和执行器不能实时更新导致的问题；从能量的角度分析，设计动态输出反馈控制器确保系统满足有限区域有界性和有限区域二维(T,S,R)‑δ‑耗散性，本发明通过输出反馈控制器对金属轧制系统进行控制，进一步提高了金属轧制系统的性能。

技术领域

本发明涉及金属轧制和网络控制领域，尤其涉及一种基于耗散性的金属轧制过程有限区域控制方法。

背景技术

金属轧制系统是一个典型的二维系统，它与汽车、建筑、能源等国民经济支柱产业密切相关，也与人们的生活密切相关。另外，稳定性作为动态系统理论研究中的重要一环，保证金属轧制过程的稳定性是非常重要的。在控制理论的研究中，人们所关心的系统稳定性主要是指Lyapunov稳定性。一般而言，Lyapunov稳定刻画的是一个系统的稳态性能，但并不能反映系统的暂态性能。很多时候，一个渐近稳定的系统可能具有较坏的暂态性能。

耗散性是系统非常重要的特性，是比无源性和稳定性更为一般化的性能指标，它是指系统内部消耗的能量不超出外界对它供给的能量。众所周知，金属轧制系统是一个典型的耗散系统。研究金属轧制系统耗散性的主要出发点在于提出了一种分析和设计的思想，即从能量的角度，以输入输出的方式描述控制系统分析和控制的框架。另一方面，金属轧制系统如果通过无线网络连接实现，一个需要考虑的问题就是在网络控制系统中是否有足够的带宽资源，将信息实时反馈到控制器上，然后将控制命令发送到执行器并作用到被控对象上。在数据传输过程中，如果发生网络堵塞，会导致系统发生数据丢失，控制器和执行器不能实时更新，影响系统性能，甚至可能波及系统的稳定性。因此，对基于网络传输的具有数据丢失的金属轧制过程进行研究是非常有意义的。目前，在二维系统理论框架下，基于网络通讯的金属轧制系统的有限区域输出反馈耗散控制的研究结果尚属空白。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于耗散性的金属轧制过程有限区域控制方法，利用二维系统理论框架对金属轧制过程进行控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明基于耗散性的金属轧制过程有限区域控制方法，包括：

建立金属轧制过程的数学模型；

设计动态输出反馈控制器，使金属轧制系统满足有限区域有界性和有限区域二维(T,S,R)-δ-耗散性。

首先，所述建立金属轧制过程的数学模型，具体为：

x(i+1,j+1)＝A₁x(i,j+1)+A₂x(i+1,j)+B₁u(i,j+1)+B₂u(i+1,j),

y(i,j)＝Cx(i,j),

其中，表示系统状态，表示控制输入，表示测量输出，(i,j)∈N×N,N为非负整数；x(i,j+1)、x(i+1,j)分别表示(i,j+1)、(i+1,j)对应的状态，u(i,j+1)、u(i+1,j)分别表示(i,j+1)、(i+1,j)对应的控制输入；

A₁,A₂,B₁,B₂,C是系数矩阵：

C＝[00100],