[发明专利]一种gap多模型加权函数参数自整定方法

说明书

本发明公开了一种gap多模型加权函数参数自整定方法，其特征在于，分析非线性系统的特性，选择能够反映系统操作条件的调度变量，利用多模型分解算法构建近似非线性系统的模型集，基于所述模型集中的每个子模型设计子控制器，子控制器的加权函数包括当前时刻非线性系统和各个子模型之间的gap距离的倒数，所述加权函数中具有唯一整定参数，通过优化非线性系统的闭环输出和参考输入之间的积分绝对误差值得到整定参数的最优值。优点：避免了加权函数手动参数整定带来的繁琐；降低参数整定对先验知识的依赖；优化了闭环系统的控制性能。

技术领域

本发明涉及一种gap多模型加权函数参数自整定方法，属于非线性系统多模型控制技术领域。

背景技术

多模型控制方法在处理具有操作范围比较广、干扰信号比较大的非线性系统的控制问题方面具有天然的优势。基于分解-合成原则的多模型控制方法能够有效的将复杂的非线性控制问题通过分解转化为一系列简单的线性控制问题；然后通过求解这一系列线性控制问题实现对非线性控制问题的解决。

多模型方法主要包含了多模型分解、局部控制设计、以及多模型合成三个关键步骤。其中，多模型合成通常采用硬切换和软切换两种方式进行子控制器的合成。虽然硬切换方式可以选择最合适的模型控制器切入到闭环系统中，然而硬切换很容易导致系统输出抖动，甚至导致闭环系统不稳定。相比之下，软切换方式，又称为加权函数法，可以使得系统输出平滑，避免输出抖动。因此加权函数法在多模型合成中更受欢迎。

传统的加权函数，比如梯形加权函数、高斯加权函数、三角形加权函数等虽然结构形式简单，然而整定参数的个数比较多，而且随着子模型个数的增加而增加，从而给参数整定带来巨大的挑战。基于gap(间隙)的加权函数法近年来已被提出并用于多模型控制器的合成，然而参数的整定还需要反复的尝试、繁琐的试凑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的基于gap的多模型加权函数参数整定复杂繁琐的缺陷，提供一种gap多模型加权函数参数自整定方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种gap多模型加权函数参数自整定方法，分析非线性系统的特性，选择能够反映系统操作条件的调度变量，利用多模型分解算法构建近似非线性系统的模型集，基于所述模型集中的每个子模型设计子控制器，子控制器的加权函数包括当前时刻非线性系统和各个子模型之间的gap距离的倒数，所述加权函数中具有唯一整定参数，通过优化非线性系统的闭环输出和参考输入之间的积分绝对误差值得到整定参数的最优值，从而实现参数的自整定。

进一步的，所述近似非线性系统的模型集中的子模型为线性子模型P_i，i＝1，2，3…m，m为子模型的总个数，线性子模型P_i对应的子控制器为K_i，，t时刻，子控制器的输出为u_i(t)，i＝1，2，3…m，m为子控制器的总个数；

所述多模型控制器的输出公式为：

将u(t)输入至非线性系统，得到系统的闭环输出y(t)，其中表示第i个子控制器K_i在t时刻时的权值函数，θ_t表示表示t时刻调度变量的值，。

从而将复杂的非线性控制系统问题有效的转化为若干线性控制问题，化繁为简。

进一步的，所述权值函数的公式为：