一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法
专利汇可以提供一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法，属于工业过程的 先进控制 领域，包括以下步骤：步骤一：建立在时滞及执行器故障双重影响下的多阶段间歇过程模型，并构建新型扩维等价预测控 制模 型；步骤二：设计模型预测容错 控制器 及切换律；求取K值。本发明的有益效果为：本发明主要针对具有区间时滞，执行器故障的多阶段间歇过程,尤其针对干扰在批次上信息不能很好重复时，提出了一种区间时滞相关的多阶段间歇过程H∞模型新型预测容错控制策略，所采用的方法具有设计简单、行之有效的特点，很好的解决了系统不匹配干扰所带来的控制性能影响，实现了很好的 跟踪 。，下面是一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法专利的具体信息内容。
1.一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：建立在时滞及执行器故障双重影响下的多阶段间歇过程模型，并构建新型扩维等价预测控制模型；
1.1 模型的建立
针对间歇过程多阶段特有的特性，在有故障和时滞的双重影响下给出切换系统模型，考虑如下带有不确定参数扰动和区间时滞的离散故障切换系统：
其中，k为有限的离散时间，x(k)为系统状态，y(k)为系统输出，uF(k)为故障情况下的系统控制输入，w(k)为外部未知扰动， 为依赖时间或状态的分
段常值切换信号，σ(k)＝i表示第i个系统被激活，Ai,Bi, Ci为具有适当维度的第i个子系统的系数矩阵， 为未知参数的摄动矩阵且满足 Di,Ei为适维度的已知实矩阵，Fi(k)为满足Fi(k)FiT(k)＝I的未知矩阵；区间时滞d(k)满足：
dm≤d(k)≤dM
其中，dm与dM分别为区间时滞的上下界；
对于uF(k)可针对其不同的被激活的系统，表示如下：
uF(k)＝αiui(k)
其中，
故有区间时滞和干扰且存在执行器故障的间歇过程可描述为：
1.2 构建新型预测控制模型
1.2.1 构建新型的扩维误差模型
针对式(2)，引进误差模型，将其转化为等价模型，在此基础上设计新型控制器及切换律；思路如下：引进差分算子Δ，定义Δx(k+1)＝x(k+1)-x(k)，由式(2)可得：
其中， 引入ei(k)为第i
个阶段系统输出与期望输出之间的误差：
ei(k)＝y(k)-yr(k) (4)
由式(3)和(4)得到：
同时引进新型状态：
其中， 是由ei(k)决定的扩展信息状态选取新的状态空间变量，
得到第i个阶段带有扩展信息的扩维系统状态模型：
其中，
1.2.2 构建新型预测控制系统
在模型(7)的基础上可以改变成为预测模型：
鲁棒预测控制的目标是设计预测控制器，使得系统渐近稳定，且满足每一时刻性能指标；令 Δui(k+j|k)， 为k时刻对k+j的状态预测值，输入预测值，输出i i
的预测值，且 Δu (k|k)＝Δu (k)；
步骤二：设计模型预测容错控制器及切换律；
2.1 设计控制器
设计状态反馈控制律为：
为所提出的控制器的增益，此时模型(8)转化为：
针对上述系统(10)，设计优化性能指标：
满足条件：
在最大扰动和最小控制输入下得到目标函数(即性能指标J∞(k))的最小上界值，其中上式中 为过程状态的加权矩阵和输入加权矩阵， 分别为Δui， 的上界值；
2.2 设计控制器增益
2.2.1 定义V函数
对于V函数，为了简化表达，引入以下记法：
利用Lyapunov稳定性定理证明系统的稳定性，定义Lyapunov函数为：
其中， 为正定对称矩阵，0＜α＜1，θ为正数；
为保证系统的稳定性，需要以下李雅普诺夫不等式约束成立：
且当 则存在θi＞0为 的上界，使得：
要使(15)-(17)成立，需下列不等式可解
其中，
同时，系统的输入输出条件要满足：
其中，常数0≤dm≤dM，θi＞0， 给定，正定对称矩阵
以及正实数θ，εa，εb待求，此时， 为
2.3 切换律的设计
2.3.1 构建状态转移矩阵及其切换序列
在实际生产过程中，相邻两个阶段的模型维数可能不同，当系统切换至下一个阶段时，可将转换形式描述为如下：
xi+1(Ti)＝Jixi(Ti)
其中，Ji为状态转移函数；当Ji＝Ii，则表示相邻阶段的系统状态具有相同的物理含义，在系统的状态已知的情况下，系统切换时间的确定变得尤为关键，设阶段i处于时间内， 为切换时间，
Tsi＝min{t＞Tsi-1|Gi(x(k))＜0},Ts0＝0
Gi(x(k))＜0为系统状态相关的切换条件，对于多阶段的间歇过程，整个运行阶段的切换序列描述为：
Σ＝{T11,σ(T11),T12,σ(T12),...,T1p,σ(T1p),
在从第i个阶段切换到第i+1个阶段时，状态的转变可以描述为：
2.3.2 平均驻留时间
首先对平均驻留时间进行定义：
对任意t＞t0和任意切换信号σ(k)，t0≤k＜t，Ni(t0,t)表示第i个子系统在时间间隔(t0,t)的切换次数， 称为第i个子系统在时间间隔(t0,t)上的总运行时间，若对任意给定的τi＞0有如下式子成立：
则称τi＞0为切换信号的平均驻留时间；平均驻留时间需要满足的条件为：当V函数满足Vi＜μiVi-1，并且切换信号满足以下不等式：
2.4 求取K值
根据步骤2.2-2.3就可以求取K值，即在Vi＜μiVi-1条件下，函数V和切换信号均满足成立，设计状态反馈控制律为：
其中， 为所提出的控制器的增益， 可求，Δui可求，ui(k+j|k)＝ui(k+j-1|k)+Δui(k+j|k)可求。
一种抗间歇过程扰动及时滞的模型预测H∞容错控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
u (k)＝VO(k)，y (k)＝NP(k)，
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