[发明专利]一种衰减信道网络化系统的非脆弱模糊比例积分控制方法

说明书

本发明公开了一种衰减信道网络化系统的非脆弱模糊比例积分控制方法，主要涉及控制领域。包括基于Takagi‑Sugeno模糊技术建立系统状态空间模型；建立信道衰减影响下的传输模型；基于可获得的测量输出构造模糊比例‑积分控制器；构造性能指标辅助函数，根据辅助函数通过求解提出的优化算法得到控制器增益的值；最后基于得到的控制器增益，计算得到控制信号。本发明的有益效果在于：结合了模糊控制和比例‑积分控制两种技术，控制效果好，且由于关键变量采用求解线性矩阵不等式的方法，保证了算法的易执行性。

技术领域

本发明涉及控制领域，具体是一种衰减信道网络化系统的非脆弱模糊比例积分控制方法。

背景技术

耗散控制是控制理论的基本研究问题之一，在实际工程中有着重要意义。耗散控制的基本思想是利用可测的信号，采取合适的控制算法，使被控系统在控制算法的作用下满足规定的耗散性能指标。耗散控制理论提供了一种统一的框架来研究H_∞控制、无源控制等经典的性能指标。从过去几十年以来，为了满足不同的工业需求，人们提出了许多控制算法来实现耗散控制，并且在实践中取得了满意的效果。

非线性系统在现实中广泛存在，相对于线性系统而言，非线性系统不满足叠加定理，动态行为更加复杂，因此设计针对非线性系统的控制算法一直是一个热点问题。在众多针对非线性系统的控制算法中，模糊控制通常被认为是一种十分有效的算法。在模糊控制框架下，首先将原非线性系统表示成模糊系统，然后很据人类知识、经验和模糊理论来设计对应的模糊控制算法，这种算法物理含义明确、较容易实施。常用的模糊控制算法包括模糊比例控制和模糊比例-积分控制。其中，对于模糊比例-积分控制算法，由于引入了积分项，使得算法对噪声不敏感并可以消除稳态误差，因此更常用于实际工程中。另一方面，在实际中实施控制算法时，由于控制器元件老化、计算误差等因素，所设计控制算法中的控制参数容易发生摄动，继而影响算法的有效性，因此设计非脆弱的控制算法具有重要的现实意义。在非脆弱控制框架下，被控系统可以对控制参数摄动具有一定的鲁棒性。

在现代化的工业生产中，系统中的信息传递通常由通信网络来完成。通信网络的使用减少了排线、降低了成本、增加了传输灵活性。然而实际中通信网络的带宽是有限的，当大量的数据同时在网络中传输时，容易造成数据拥堵，继而造成一些不利影响，比如会产生传输时滞、信道衰减等现象。其中，信道衰减是最为常见的一种网络化诱导现象，这种现象若在设计控制算法中不妥善考虑，会大大影响被控系统的性能。

基于上述情况，为满足实际工业应用需求，亟需一种基于非脆弱模糊比例-积分技术解决一类信道衰减影响下非线性系统的耗散控制方法，即针对含衰减信道网络化非线性系统开发一类非脆弱模糊比例-积分耗散控制方法，用于实时控制系统，保证系统的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衰减信道网络化系统的非脆弱模糊比例积分控制方法，它

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种衰减信道网络化系统的非脆弱模糊比例积分控制方法，包括以下步骤：

S1.基于Takagi-Sugeno模糊建模技术建立系统状态空间模型，

S2.建立信道衰减影响下信号传输模型，实现非线性系统与控制器之间数据传输；

S3.基于可获得的测量输出构造控制器模糊模态j和估计模态n对应的比例增益和控制器模糊模态j和估计模态n对应的积分增益根据辅助函数、李亚普诺夫稳定性理论和凸优化技术来求取控制器增益的值；其中j＝1，2，…，r，

S4.根据得到的控制器比例增益和积分增益计算控制信号，

根据步骤S1中系统的状态空间模型，步骤S2中的信号传输模型，以及步骤S3中的控制器增益，构建以下模糊比例-积分控制器：