蘇州工學院高靖波獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉蘇州工學院申請的專利基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120370706B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202510781487.X,技術領域涉及:G05B13/04;該發(fā)明授權基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法是由高靖波;張玲忠;何健;艾偉清;顧蘇杭;沈飛;徐惠鋼;劉繼承設計研發(fā)完成,并于2025-06-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明公開一種基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法,包括:獲取二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)模型;構造僅依賴于連續(xù)變量的狀態(tài)依賴切換律,得到二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件;將所述二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件應用于切換重復過程,確定二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)的沿通道穩(wěn)定性條件;設計狀態(tài)反饋控制律,考慮切換重復過程的H∞控制,使所述二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)具有預期的H∞性能。本發(fā)明的方法僅依賴于連續(xù)變量的狀態(tài)依賴切換律來分析二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性,利用Lyapunov函數方法得到穩(wěn)定性條件,將穩(wěn)定性結果應用于切換重復過程,通過建立新的狀態(tài)依賴切換律,實現切換重復過程的H∞控制。
本發(fā)明授權基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法在權利要求書中公布了:1.一種基于狀態(tài)依賴的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)H∞控制方法,其特征在于,包括: S1、獲取二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)模型;包括: 確定系統(tǒng)的水平狀態(tài)分量和垂直狀態(tài)分量; 獲取切換信號,以切換信號表示激活的子系統(tǒng); 根據所述水平狀態(tài)分量、所述垂直狀態(tài)分量和所述切換信號,構建包含多個子系統(tǒng)的二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)模型,其中所述子系統(tǒng)由適維的實數分塊矩陣表示;二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)模型表示為: ; 其中為水平分量,,為垂直分量,為控制輸入,表示通道長度,為通道數;為水平分量的一階導數;為系統(tǒng)矩陣,為輸入矩陣;表示切換信號,L為子系統(tǒng)個數,當表示第個子系統(tǒng)是激活的,此時,,矩陣是適維的實數分塊矩陣,為適維矩陣;記; S2、構造僅依賴于連續(xù)變量的狀態(tài)依賴切換律,根據二維連續(xù)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件,推廣到二維切換連續(xù)離散系統(tǒng),得到二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件;設計的狀態(tài)依賴切換律為,其中; 選擇李亞普諾夫函數,表示為: ; 其中,為適維矩陣; 確定二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件為: 1系統(tǒng)的邊界條件是光滑有界; 2和對所有都是赫爾維茲穩(wěn)定的; 3如果存在正定對稱矩陣和,以及梅茲勒矩陣,使得系統(tǒng)在切換律 下滿足: ; 其中梅茲勒矩陣具有非負非主對角線元素且滿足約束; 經過計算在上述條件下,即系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的; S3、將所述二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性條件應用于切換重復過程,確定二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)的沿通道穩(wěn)定性條件;包括: 將切換重復過程作為特殊的切換2-D連續(xù)離散系統(tǒng),考慮如下切換重復過程: ; 其中為通道長度,為通道數,為狀態(tài)變量,是通道剖面向量,為輸入變量,為期望輸出變量,為有界外部擾動;、、、、、、、、和均為適維矩陣,當表示第個子系統(tǒng)是激活的,此時,,,,,,,,,; 當外部擾動時,切換重復過程在狀態(tài)依賴切換律下沿通道穩(wěn)定的充分條件為: 存在正定對稱矩陣和,以及梅茲勒矩陣,使得系統(tǒng)滿足不等式: ; 其中; S4、設計狀態(tài)反饋控制律,考慮切換重復過程的H∞控制,使所述二維切換連續(xù)離散系統(tǒng)具有預期的H∞性能;具體包括: 對于切換重復過程,設計狀態(tài)反饋控制器: ; 其中為控制器增益; 代入切換重復過程得到閉環(huán)系統(tǒng)方程: ; 其中,為閉環(huán)系統(tǒng)矩陣,;為閉環(huán)系統(tǒng)輸入矩陣,;為閉環(huán)系統(tǒng)輸出矩陣,;為閉環(huán)系統(tǒng)傳遞矩陣,;為期望輸出矩陣,;為期望傳遞矩陣,; 設計閉環(huán)系統(tǒng)在給定的H∞性能指標γ下是沿通道穩(wěn)定的,如果閉環(huán)系統(tǒng)滿足條件: (1)當外部擾動時,系統(tǒng)沿通道穩(wěn)定; (2)在0邊界條件下,滿足; 其中,; 設計狀態(tài)依賴切換律,計算狀態(tài)反饋控制器的值; 對于給定的H∞性能指標γ,如果存在正定對稱矩陣和,以及梅茲勒矩陣Π,使得系統(tǒng)滿足不等式: ; 則系統(tǒng)在切換律下沿通道穩(wěn)定且滿足給定的H∞性能指標γ; 其中,,,,,為單位矩陣; 并給出如下性能指標函數: ; ; 其中; 當外部擾動時,由步驟S3確定切換重復過程是沿通道穩(wěn)定的;由切換律可得,則 ; 在0初始條件下,,由矩陣和的正定性可得和,則,即閉環(huán)系統(tǒng)沿通道穩(wěn)定且滿足給定的H∞性能指標; 根據,經過矩陣運算得 ; 其中,,,; ,,,;、均為適維矩陣; 根據LMI計算方法得到狀態(tài)反饋控制器。
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