[发明专利]一种非最小相位系统输出重定义方法

说明书

本发明公开了一种非最小相位系统输出重定义方法，包括以下步骤：S1、建立非最小相位系统线性模型，计算系统相对阶数，选取与之对应的内部动态与外部动态转换非最小相位模型，进而建立输入输出线性化后的等效控制模型；S2、针对原始非最小相位输出，设计输出重定义方法寻找到最优的等效最小相位输出；S3、设计线性控制器，利用等效最小相位输出对等效控制模型进行控制，依照S1中模型转换的方法得到原始输出。本发明基于输出重定义技术，结合最优化参数解算，提出了一种非最小相位系统输出重定义方法，解决了非最小相位系统控制器设计复杂和控制响应有负调的问题。

技术领域

本发明涉及一种非最小相位系统输出重定义方法。

背景技术

非最小相位系统在实际的工程应用中比较常见，对非最小相位系统的控制往往比较复杂。经典的控制理论不能直接用于解决非最小相位系统(NMPS)的控制问题，如何使非最小相位系统控制问题变得简便具有重要的意义。线性系统在频域上可以写出传递函数，对线性非最小相位系统来说，其传递函数右半平面的零点是不稳定的零点，它的存在会导致被控系统的不稳定性发散。传统配置反馈控制器的方法能够指定系统极点的位置，但无法改变系统零点的位置，也就不可以保证设计者设计的控制器能使系统趋于稳定。另外，右半平面零点的存在使得对被控对象的控制难度加大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于输出重定义技术，结合最优化参数解算，提出了一种非最小相位系统输出重定义方法，解决了非最小相位系统控制器设计复杂和控制响应有负调的问题的非最小相位系统输出重定义方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种非最小相位系统输出重定义方法，包括以下步骤：

S1、建立非最小相位系统线性模型，计算系统相对阶数，根据系统相对阶数，选取与之对应的内部动态与外部动态转换非最小相位模型，使系统的内外动态分解，进而建立输入输出线性化后的等效控制模型；

S2、针对原始非最小相位输出，设计输出重定义方法寻找到最优的等效最小相位输出；

S3、设计线性控制器，利用S2中得到的等效最小相位输出，对S1中建立的等效控制模型进行控制，依照S1中模型转换的方法得到原始输出，消除非最小相位系统的不良影响。

进一步地，所述步骤S1包括以下子步骤：

S11、建立非最小相位系统线性模型如下：

其中，状态变量表示n维空间，表示状态变量x(t)的一阶导数；输入变量输出变量表示一维空间；状态矩阵输入矩阵c^T为系统原始非最小相位输出向量，中，l代表矩阵的行数，由输出变量y(t)的维度确定；n代表矩阵的列数，由状态变量x(t)的维度确定；

S12、非最小相位系统(1)的相对阶r由下式进行计算：

S13、为实现非最小相位线性系统模型的输出渐进跟踪，有如下定义：

lim_t→∞y(t)-y_d(t)＝0 (2)

其中，y_d(t)为期望的系统输出；

S14、设S11中所建立的非最小相位系统满足以下条件：

条件1：系统可能的最大相对阶r等于系统能控矩阵的秩，即r＝rank([b Ab … A^r-1b])；

条件2：系统具有完全能控性和能观性；