[发明专利]非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法、系统及介质，该控制方法包括：确定非线性球杆系统的状态变量模型及状态变量误差模型；所述状态变量模型包括第一状态变量和第二状态变量；所述状态变量误差模型包括第一状态变量误差和第二状态变量误差；选取第一Lyapunov函数，并根据所述第一Lyapunov函数、所述状态变量模型及所述状态变量误差模型确定虚拟控制量；选取第二Lyapunov函数，并根据所述第二Lyapunov函数确定控制律。本发明实施例能够在有限时间内稳定具有不确定性的球杆系统实验控制模型，可广泛应用于球杆系统控制领域。

技术领域

本发明涉及球杆系统控制领域，尤其涉及一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法、系统及介质。

背景技术

在工业控制中，PID(Proportion Integral Differential，偏差的比例、积分和微分)控制因其控制方法简单且控制效率高而被广泛采用。虽然PID控制能通过调节其三个参数使系统输出量跟踪期望输入，但是从理论上分析可知，PID控制可以使系统渐进稳定而不能使系统在规定的时间内稳定。因此，对于某些需要在短时间内被镇定的系统而言，不宜采用PID控制而是采用有限时间控制。

而现有的有限时间控制理论都是基于精确模型而建立的，并不能适用于实际的实验控制模型。在工业控制中，实际球杆控制系统对时间、速度、抗干扰等功能要求较高，并且实际试验模型并不是唯一精确的。因此，现有工业控制中常见的PID控制以及现有有限时间控制理论并不能解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法、系统及介质，能够在有限时间内稳定具有不确定性的球杆系统实验控制模型。

第一方面，本发明实施例提供了一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制方法，包括步骤：

确定非线性球杆系统的状态变量模型及状态变量误差模型；所述状态变量模型包括第一状态变量和第二状态变量；所述状态变量误差模型包括第一状态变量误差和第二状态变量误差；

选取第一Lyapunov函数，并根据所述第一Lyapunov函数、所述状态变量模型及所述状态变量误差模型确定虚拟控制量；

选取第二Lyapunov函数，并根据所述第二Lyapunov函数确定控制律。

可选地，当非线性球杆系统的扰动已知，所述选取第一Lyapunov函数，包括：

选取所述第一状态变量误差的二次函数作为第一Lyapunov函数。

可选地，所述选取第二Lyapunov函数，包括：

选取所述第二状态变量误差的二次函数与所述第一Lyapunov函数之和作为第二Lyapunov函数。

可选地，当非线性球杆系统的扰动未知，还包括步骤：

根据RBF神经网络确定扰动估计模型，所述扰动估计模型包括权值向量、权值估计向量及网络逼近误差。

可选地，所述选取第一Lyapunov函数，包括：

选取所述第一状态变量误差的二次函数、第一预估值及第二预估值之和作为第一Lyapunov函数；其中，所述第一预估值为所述权值向量与所述权值估计向量的乘积，所述第二预估值为所述网络逼近误差的上确界的二次函数。

可选地，所述选取第二Lyapunov函数，包括：

选取所述第二状态变量误差的二次函数与所述第一Lyapunov函数之和作为第二Lyapunov函数。

第二方面，本发明实施例提供了一种非线性球杆系统有限时间稳定的控制系统，包括：