[发明专利]考虑长时延的网络化H∞模型参考直流电机调速方法和系统

权利要求书

1.考虑长时延的网络化H∞模型参考直流电机调速方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)建立考虑网络诱导长时延的直流电机采样系统状态方程；

步骤2)建立直流电机网络化调速控制的不确定增广闭环调速系统模型；

步骤3)设计考虑网络诱导长时延的直流电机网络化H∞模型参考调速控制器，确定增广闭环调速系统H∞控制性能的充分条件以及调速控制器增益的显示求解条件；

其中步骤2)包括以下过程：建立连续时间参考模型，表达式如下：

其中是参考模型的状态、是能量有界参考输入且r(t)∈l₂[0,∞)；G_r和H_r是适维的常数矩阵，是输出参考信号；

S22：建立步骤S21得到的连续时间参考模型的离散时间表达式，具体表达式如下：

其中，和

S23：确定离散时间状态反馈控制器，表达式如下：

其中，K₀和K₁是状态反馈控制器的增益；

S24：建立直流电机网络化调速控制的不确定增广闭环调速系统模型，表达式如下：

其中，K＝[K₀ K₁],

S25：设计直流电机网络化调速控制器使得不确定增广闭环调速系统模型满足如下跟踪需求：

1)当时，不确定增广闭环调速系统模型是渐近稳定的；

2)如果在零初始条件下，对于任意非零的跟踪控制误差e(k)满足以下指标：

其中，γ＞0是一个给定的标量；如果满足以上两个跟踪控制需求，我们就说不确定增广闭环调速系统模型渐进稳定且满足H∞输出跟踪性能界γ；

将不确定增广闭环调速系统模型中的看做一个范数有界不确定项，下面式8和9用来计算时延标称点τ_nom和的边界σ，表达式如下：

和

σ满足如下：

其中，和(m-1)h≤τ(t)≤mh，m为大于等于1的正整数,为范数有界不确定项，h为常采样周期。

2.根据权利要求1所述的直流电机调速方法，其特征是，步骤1)具体包括以下过程：

S11:建立直流电机微分方程的状态空间表达式；

S12:获得考虑网络诱导长时延的采样电机网络化模型，具体包括：

S121:根据采样器到控制器以及控制器到执行器通道的传输时延得到直流电机采样系统状态方程的离散时间表达式；

S122:采用时延标称点技术和鲁棒控制方法将步骤S121得到的离散时间表达式中的指数不确定项转化为标称项与范数有界不确定向之和。

3.根据权利要求2所述的直流电机调速方法，其特征是，步骤S11建立直流电机微分方程的状态空间表达式如下：

其中，下标p表示被控对象，为系统状态,i_a是输入电流、ω是电机输出转速，u为电枢电压，w是外界干扰输入，y是输出量，C_p＝[0 1]；L为电枢电感，R为电枢电阻，K_b为反电动势系数，J为电机和负载转动惯量，K为转矩系数，B为粘滞系数，T_i为负载转矩。

4.根据权利要求2所述的直流电机调速方法，其特征是，步骤S121具体包括：令为网络传输总时延，τ(t)是时变的，其中τ_sc(t)和τ_ca(t)分别表示采样器到控制器和控制器到执行器通道的传输时延；

得到直流电机采样系统状态方程的离散时间表达式如下：

其中，为系统状态,u为电枢电压，w是外界干扰输入，ω是电机输出转速，和得

5.根据权利要求2所述的直流电机调速方法，其特征是，步骤S122采用时延标称点技术和鲁棒控制方法将步骤S121得到的离散时间表达式中的指数不确定项转化为标称项与范数有界不确定向之和的表达式如下：

其中，为系统状态,u为电枢电压，L为电枢电感，ω是电机输出转速。