[发明专利]一种非线性互联系统的自适应跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种非线性互联系统的自适应跟踪控制方法，包括：建立具有全状态动态约束和互联时滞的非线性互联系统的数学模型，采用两个具有延迟循环流的两级互联化学反应器进行验证；建立所施加的全状态动态约束模型；基于所述全状态动态约束模型、约束函数的上边界值以及约束函数的下边界值，构建状态相关的非线性转换函数；基于状态相关的非线性转换函数设计自适应跟踪控制策略；利用李雅普诺夫函数验证所述非线性互联系统的闭环控制的稳定性和信号的有界性。本发明将原来受约束的非线性互联系统转化为等价的无约束的非线性互联系，提高系统稳定性分析的复杂度，提出的自适应跟踪控制算法可避免微分爆炸问题，减轻计算负担。

技术领域

本发明涉及工业生产和信息网络等技术领域，尤其涉及一种非线性互联系统的自适应跟踪控制方法。

背景技术

近年来，随着系统规模和生产规模的不断扩大，许多复杂的物理系统是由互联的子系统组成的，比如，能源生产系统、大规模网络控制系统和运动控制系统，非线性互联系统广泛存在于工业生产和信息网络等领域，因此，对于非线性互联系统的研究是当下的热点问题。

对于非线性互联系统来说，子系统之间可以不断地进行信息交互，在信息交互中互联时滞问题是不可避免的，然而在控制系统中时滞问题的存在会影响系统的稳定性和预期性能，为了使非线性互联系统满足一定的性能要求,处理互联时滞问题显得尤为重要。同时出于安全性能的考虑以及系统本身的某些物理限制，系统需要满足一定约束条件方能稳定可靠的运行，比如，系统受到输入饱和、输出约束和全状态约束等问题的影响；相对于系统的输入饱和和输出约束问题而言，系统全状态约束问题更具普遍性和挑战性。

现有对于全状态约束问题的研究主要存在如下问题，一方面，大多数对于全状态约束问题的研究主要为全状态静态约束问题，在全状态静态问题的研究中需要对状态约束函数本身的限制条件提出假设，比如需要假设约束函数本身的限制条件是一个严格为正或者严格为负的有界函数，不能是一个正负交替的有界函数；另一方面，对于全状态约束问题的处理方法，传统的对数型和积分型受限李雅普诺夫函数方法，需要构建对数型和积分型的受限李雅普诺夫函数，将系统状态约束问题转换为系统误差约束问题，并且基于对数型和积分型的受限李雅普诺夫函数的控制算法维护状态约束的前提是虚拟控制器必须满足一定的可行性条件，大大提高了系统稳定性分析的复杂度和控制算法的计算负担。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：非线性互联系统在全状态动态约束和互联时滞下的控制性能不高，并避免全状态约束问题中虚拟控制器必须满足的可行性条件和克服子系统之间信息交互中存在的互联时滞的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：建立具有全状态动态约束和互联时滞的非线性互联系统的数学模型，采用两个具有延迟循环流的两级互联化学反应器进行验证；建立所施加的全状态动态约束模型；基于所述全状态动态约束模型、约束函数的上边界值以及约束函数的下边界值，构建状态相关的非线性转换函数；基于所述状态相关的非线性转换函数设计自适应跟踪控制策略；利用李雅普诺夫函数验证所述非线性互联系统的闭环控制的稳定性和信号的有界性。

作为本发明所述的非线性互联系统的自适应跟踪控制方法的一种优选方案，其中：所述数学模型包括，

y_i＝x_i，1