[发明专利]状态变量增减的多模型平滑稳定切换控制方法

说明书

本发明公开一种状态变量增减的多模型平滑稳定切换控制方法，包括如下步骤：S1、将系统运动控制模型分解为多个子模型,构建运动控制模型集；S2、根据所述子模型的特征设置控制策略以及切换控制律；S3、根据运动系统各状态是否达到预期的控制品质要求判断是否进行切换；若达到要求，则不切换；若没有达到要求，则依据步骤S2中的切换策略进行切换。本发明先将系统运动控制模型分解为多个子模型,构建运动控制模型集，再根据所述子模型的特征设置控制策略和切换控制律，从而能有效解决切换前后由于状态变量的增减而引起的抖动现象，且便于实施和验证，并有效减少切换过程的计算量，提高切换系统切换过程的稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种状态变量增减的多模型平滑稳定切换控制方法。

背景技术

多模型切换控制法是一种处理非线性复杂系统的有效方法，此控制方法将复杂系统的控制问题简化为多个子问题处理，简化控制设计过程。多模型切换控制法是通过将复杂系统控制模型分解为多个子模型，各子模型设置对应控制策略，各控制策略根据系统运行状况通过切换策略进行相互转换。然而，在转换过程中极易发生控制器输出的抖动、系统不稳定等不良控制效果，为了解决此类问题，切换策略的设置至关重要。多模型控制策略在各子模型切换中出现的抖动现象，如图1所示。切换控制策略主要用于消弱各子模型切换过程的抖动现象，引入切换策略后我们期望的控制器输出，如图2所示。此抖动现象是系统控制执行机构频繁变化引起的，在运动控制领域表现为控制执行机构主要是电机转速不稳定，在电力系统中表现为电弧现象，在医药领域表现为药理对人体病毒的控制能力不稳定等。这些现象都是不期望现象，抖动极易引起电机的烧毁、电弧易造成人体伤亡，在医药方面药剂的不稳定性对人体损害是不可估量的。

目前，关于多模型控制算法中切换策略的设置多局限于系统参数变化、维数并不发生改变的前提条件下进行分析研究，对于各子模型状态变量不一致的多模型，多采用将其统一规划为最高维状态空间下，即在相同维数下分析切换策略的构建，这将会增加切换策略设计的复杂性，不可避免的导致切换过程的计算量，给切换系统稳定性验证增加一定难度，较难从本质上消弱切换过程的抖动问题。

发明内容

本发明的目的是要解决上述现有技术中的问题，提供一种能有效解决切换前后由于状态变量的增减而引起的抖动现象，且便于实施和验证，并有效减少切换过程的计算量，提高切换系统切换过程的稳定性的状态变量增减的多模型平滑稳定切换控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种状态变量增减的多模型平滑稳定切换控制方法，包括如下步骤：

S1、将系统运动控制模型分解为多个子模型,构建运动控制模型集；

S2、根据所述子模型的特征设置控制策略以及切换控制律；

S3、根据运动系统各状态是否达到预期的控制品质要求判断是否进行切换；若达到要求，则不切换；若没有达到要求，则依据步骤S2中的切换控制律进行切换。

进一步地，设切换系统表达式为：

(1)