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依賴的二維切換連續離散系統H∞控制方法獲國家發明授權專利權,本發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發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510781487.X,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權基于狀態依賴的二維切換連續離散系統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。
本基于狀態依賴的二維切換連續離散系統H∞控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開一種基于狀態依賴的二維切換連續離散系統H∞控制方法,包括:獲取二維切換連續離散系統模型;構造僅依賴于連續變量的狀態依賴切換律,得到二維切換連續離散系統穩定性條件;將所述二維切換連續離散系統穩定性條件應用于切換重復過程,確定二維切換連續離散系統的沿通道穩定性條件;設計狀態反饋控制律,考慮切換重復過程的H∞控制,使所述二維切換連續離散系統具有預期的H∞性能。本發明的方法僅依賴于連續變量的狀態依賴切換律來分析二維切換連續離散系統的穩定性,利用Lyapunov函數方法得到穩定性條件,將穩定性結果應用于切換重復過程,通過建立新的狀態依賴切換律,實現切換重復過程的H∞控制。
本發明授權基于狀態依賴的二維切換連續離散系統H∞控制方法在權利要求書中公布了:1.一種基于狀態依賴的二維切換連續離散系統H∞控制方法,其特征在于,包括: S1、獲取二維切換連續離散系統模型;包括: 確定系統的水平狀態分量和垂直狀態分量; 獲取切換信號,以切換信號表示激活的子系統; 根據所述水平狀態分量、所述垂直狀態分量和所述切換信號,構建包含多個子系統的二維切換連續離散系統模型,其中所述子系統由適維的實數分塊矩陣表示;二維切換連續離散系統模型表示為: ; 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;為系統矩陣,為輸入矩陣;表示切換信號,L為子系統個數,當表示第個子系統是激活的,此時,,矩陣是適維的實數分塊矩陣,為適維矩陣;記; S2、構造僅依賴于連續變量的狀態依賴切換律,根據二維連續離散系統穩定性條件,推廣到二維切換連續離散系統,得到二維切換連續離散系統穩定性條件;設計的狀態依賴切換律為,其中; 選擇李亞普諾夫函數,表示為: ; 其中,為適維矩陣; 確定二維切換連續離散系統漸近穩定的充分條件為: 1系統的邊界條件是光滑有界; 2和對所有都是赫爾維茲穩定的; 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,即系統是漸近穩定的; S3、將所述二維切換連續離散系統穩定性條件應用于切換重復過程,確定二維切換連續離散系統的沿通道穩定性條件;包括: 將切換重復過程作為特殊的切換2-D連續離散系統,考慮如下切換重復過程: ; 其中為通道長度,為通道數,為狀態變量,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,當表示第個子系統是激活的,此時,,,,,,,,,; 當外部擾動時,切換重復過程在狀態依賴切換律下沿通道穩定的充分條件為: 存在正定對稱矩陣和,以及梅茲勒矩陣,使得系統滿足不等式: ; 其中; S4、設計狀態反饋控制律,考慮切換重復過程的H∞控制,使所述二維切換連續離散系統具有預期的H∞性能;具體包括: 對于切換重復過程,設計狀態反饋控制器: ; 其中為控制器增益; 代入切換重復過程得到閉環系統方程: ; 其中,為閉環系統矩陣,;為閉環系統輸入矩陣,;為閉環系統輸出矩陣,;為閉環系統傳遞矩陣,;為期望輸出矩陣,;為期望傳遞矩陣,; 設計閉環系統在給定的H∞性能指標γ下是沿通道穩定的,如果閉環系統滿足條件: (1)當外部擾動時,系統沿通道穩定; (2)在0邊界條件下,滿足; 其中,; 設計狀態依賴切換律,計算狀態反饋控制器的值; 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,使得系統滿足不等式: ; 則系統在切換律下沿通道穩定且滿足給定的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,即閉環系統沿通道穩定且滿足給定的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計算方法得到狀態反饋控制器。
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