[发明专利]一种基于采样数据简化方法的挠性系统控制方法

说明书

本发明提供一种基于采样数据简化方法的挠性系统控制方法，利用系统采样和参数辨识算法，使用简化后的模型，对挠性系统进行控制，实现了挠性系统控制器的数字化与计算机化；在此基础上，将挠性高阶信息压缩进模型参数中并将其辨识，将辨识的模型参数作为控制器设计参数，将原有的连续模型近似为由数据驱动的模型，将高阶信息压缩进模型系数之中，降低了模型的维度，从而降低了控制器的设计难度，由于不丢失挠性系统的高阶信息，该控制提高了对挠性系统的控制精度，从而提高控制的精度和可靠性。

技术领域

本发明属于控制设计、数学建模和挠性系统技术领域，具体涉及一种基于采样数据简化方法的挠性系统控制方法。

背景技术

挠性系统控制技术是一个国家的重要技术支撑，广泛应用于国防军事、航空航天、现代通信、电力输配、金融证券、计量测试等领域。由于挠性系统结构复杂、数字计算机硬件计算和分析能力缺陷的存在，挠性系统的数学模型具有无穷阶数的特性，因此难以进行数字化控制。现有的挠性系统控制方法中，一般都未固定挠性系统模型阶数，得到的控制系统设计具有很强的不确定性，控制的精度和可靠性较差。

本发明利用系统采样和参数辨识算法，使用简化后的模型，对挠性系统进行控制，在此基础上，将挠性高阶信息压缩进模型参数中并将其辨识，将辨识的模型参数作为控制器设计参数，改善对挠性系统建模的精度，从而提高控制的精度和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于采样数据简化方法的挠性系统控制方法，以解决如何提高现有挠性系统控制方法中的精度和可靠性较差问题。

一种基于采样数据简化方法的挠性系统控制方法，其方法步骤如下：

步骤1、利用挠性系统的输入输出数据进行采样离散；

步骤2、将采样后的数据进行压缩建模并将其辨识；

步骤3、计算基于辨识后的参数的系统控制量。

进一步地，步骤1具体包括：

步骤1-1、接收挠性系统的输入输出值，所述输入值为挠性系统控制量，输出值为挠性系统输出量；

步骤1-2、假设挠性系统的精确数学模型由下式描述

（1）

其中为挠性系统的挠性模态，维度无穷，为模型函数，为挠性系统控制量，维度有限且标记为，为挠性系统输出量，具有与控制相同的维度，为相应的系统系数；

步骤1-3、对输入输出数据进行离散化，输出数据利用采样器进行采样：

（2）

输入数据利用零阶保持器实现：

（3）

其中，为采样时间区间，为步数。

进一步地，步骤2具体包括：

步骤2-1、根据得到的采样数据构建简化模型；

步骤2-2、首先将式（1）整体离散化：

（4）

步骤2-3、将式（4）进行移位运算后可得：

（5）

步骤2-4、将式（5）中的高阶信息进行压缩后可构建挠性系统的近似模型：

（6）

其中模型系数为慢时变系数，系数变化区间由采样时间决定；

步骤2-5、引入带投影的梯度法对模型（6）中的系数进行辨识，算法为：

（7）