[发明专利]一种数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法

权利要求书

1.一种数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、离线解耦，利用复杂控制系统正常工况下运行数据构造扰动解耦矩阵，实现对扰动的离线解耦；

步骤二、在线容错控制，对复杂控制系统实时运行工作过程中产生的测量数据进行在线扰动解耦，并利用解耦后的数据构建容错控制器，实现控制信号的在线更新，进而使复杂控制系统在故障发生后仍能达到期望的控制目标；

其中，所述扰动被配置为包括电机负载、真空腔体漏气的确定性扰动；

步骤一所述的构造离线解耦矩阵，包括以下几个步骤流程：

步骤A1：在复杂控制系统扰动可测的前提下，采集N组复杂控制系统正常工况下的输入信号u、输出信号y、扰动信号d，在预定的过去步长s_p和未来步长s_f内构造对应的Hankel矩阵；

步骤A2：对Hankel矩阵做LQ分解；

步骤A3：计算转换矩阵L_zp和L_df；

步骤A4：构造扰动离线解耦矩阵L_d，实现对扰动的离线解耦；

步骤A1所述信号的Hankel矩阵可以通过以下公式来构造：

其中，

2.如权利要求1所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤A2中，通过以下公式对Hankel矩阵做LQ分解：

3.如权利要求1所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤A3中，矩阵和的计算转换公式如下：

4.如权利要求1所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤A4中，扰动离线解耦矩阵L_d构造方法包括：

步骤A41，对进行分解，

其中，

步骤A42，扰动与k时刻系统输出的关系可表示为：

其中，

步骤A43，复杂控制系统的扰动可解耦为，

y(k)＝L_Dd_s，k+L_UU+L_YY。

5.如权利要求1所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤二中，在线容错控制的流程包括：

步骤B1：在复杂控制系统运行过程中沿运行时间轴平滑移动时间窗，采集N_w组复杂控制系统的输入信号与复杂控制系统输出信号，构造数据矩阵U_k和Y_k；

步骤B2：对进行SVD分解；

步骤B3：计算回归转换矩阵M_k；

步骤B4：通过重构参考输入信号等价地实现对扰动的在线解耦；

步骤B5：计算当前时刻容错控制器的输出信号/复杂控制系统的输入信号；

步骤B6：如果复杂控制系统仍在运行中，则返回步骤B1，计算下一时刻的容错控制器的输出信号/复杂控制系统的输入信号。

6.如权利要求5所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，步骤B1所述的数据矩阵U_k和Y_k为：

在步骤B2中，对进行SVD分解的公式如下：

在步骤B3中：回归转换矩阵M_k可表示为：

7.如权利要求5所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤B4中，对扰动进行在线解耦包括：

步骤B41，构造Δd_k公式如下：

步骤B42，扰动对复杂控制系统输出信号的解耦可等价为对系统参考输入信号y_r(k+1)的重构,重构后的参考信号为：

8.如权利要求5所述的数据驱动的复杂控制系统扰动解耦容错控制方法，其特征在于，在步骤B5中，根据以下公式来计算第k+1时刻复杂控制系统的输入信号：

其中，λ∈(0，+∞]，ρ∈(0，1]；

在步骤B6中：如果复杂控制系统仍在运行中，则将k的值加1并返回步骤B1，计算下一时刻的容错控制器输出信号/复杂控制系统的输入信号。