[发明专利]控制系统稳定性分析方法、装置及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了控制系统稳定性分析方法、装置及计算机可读存储介质，其核心思路是通过构造一个Kronercker‑Lyapunov矩阵，利用它计算控制矩阵位于稳定和不稳定临界位置时的不确定性参数的边界值，最后通过边界值计算控制系统的稳定区间；对具有反馈功能的自动化系统进行有效控制，关键是保证控制系统运行在稳定区间内，得到了该稳定区间即能够有效保证控制系统能够一直被有效控制，实现高质量的生产及提高生产效能。本文这种计算方法简洁、明了，计算复杂度低，对不确定性控制系统的稳定区间的判定工作具有很好的帮助作用。

技术领域

本发明涉及控制系统的稳定性分析，特别是在控制系统包含不确定性因素时，能够划定不确定性因素的有效范围，并且根据不确定性因素的稳态范围，觉得生产设备是否需要重新调试。

背景技术

在机器人焊接过程中，由于自动化设备的使用老化，从而使焊枪和焊点之间有效距离会偏离正常的数值范围。通过假设智能相机，可以精确的测试出焊枪和焊点之间的距离，在生产系统分析中，把该距离作为外生于系统的一个不确定量。对具有反馈功能的自动化系统进行有效控制，关键是保证控制矩阵运行在稳定区间内。根据现代控制理论的知识，控制矩阵稳定的必要条件是控制矩阵的全部复数特征根都位于复数平面的左半平面(不包括虚轴)。在真实生产过程中，由于存在着不确定性的干扰因素，控制矩阵往往会包含不确定性的参数，为了保证控制系统的有效性，必须限定这些参数的范围。传统的算法总是要对含有不定参数的控制矩阵，进行求逆矩阵的运算，这对于高维度的控制矩阵，计算量和计算时间都是非常大的，往往不能满足快速响应的实际需求。

如在焊接生产过程中，不确定性的参数的求解非常复杂，且不确定性参数对控制矩阵的稳定性控制带来了如下问题：

(1)判断焊枪和焊点之间的距离在什么范围内，电弧焊的质量是有效的和优良的？

(2)针对不同的焊接计划，其对应的焊枪和焊点之间的有效距离是什么？

(3)当系统运行了很长一段时间，机器人和焊枪的功能都发生了老化，那么此时的焊枪和焊点之间的有效距离是什么？

(4)如何更好的摆件，从而可以针对不同的焊接需求，提高焊接的质量？

在过去的实践中，往往需要经过几百次的实验，才能够得到焊枪和焊点之间有效距离的经验区间，而且这个区间在面临不同的焊接计划和随着时间推移的设备变化时，适配性往往不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在使用Kronercker-Lyapunov矩阵来判断包含1个未知参数的控制矩阵稳定性的方法，提高了生产过程中不确定因素控制策略的制定效率，实现高质量的生产及提高生产效能。

本申请一种控制系统稳定性分析方法包括以下步骤：

进行自动系统的控制，最重要的就是使控制矩阵保持在稳定区间内。为了计算控制矩阵的稳定性，通常都需要计算控制系统的理想控制矩阵。然而，由于控制系统的长时间使用，实际的操作误差等等因素，控制系统的理想矩阵方程式和实际的控制系统之间存在着不确定性的误差。在这种情况下，判定控制系统的稳定性是非常重要的问题。

本文利用Kronercker-Lyapunov矩阵，对计算导出新的稳定区间的临界点，提出了一种新的方法。本方法的对象，是含有1个不确定性参数的控制系统，这个系统使用现代控制理论的矩阵来表示；本方法的计算避免了求逆矩阵的海量运算，在很大程度上化简了运算的复杂度，该一种控制系统稳定性分析方法包括以下步骤：

步骤一，分析生产流程的条件依存关系，得到生产过程中的确定性因素和不确定性因素，根据现代分析理论，构建带1个未知参数的控制矩阵；

步骤二，根据已经获得生产控制矩阵，计算其对应的Kronercker-Lyapunov矩阵；