[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

说明书

本发明公开了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，其中方法包括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；采用鲁棒控制方法和时延标称点技术将指数不确定项转化为标称项以及范数有界不确定项之和，可有效抑制外界扰动对网络化运动控制系统的影响。联列被控对象、参考模型和状态反馈控制器建立增广闭环调速控制系统模型，使用Lyapunov‑Krasovskii方法、LMIs和离散Jensen不等式给出增广闭环调速系统的H∞模型参考调速控制性能的充分条件，然后再给出直流电机网络化H∞模型参考调速控制器增益的显示求解条件。本发明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，使得网络化直流电机转速输出在H∞意义上跟踪给定的参考轨迹。

技术领域

本发明涉及直流电机网络化H∞模型参考调速算法的设计，属于网络化运动控制系统设计技术领域。

背景技术

直流有刷电机具有优良的电气特性和工作性能，例如，良好的起制动性能、平滑调速范围大、正反转速度快、易于速度或位置控制、可调范围广等。直流有刷电机在工农业、航空航天等领域中得到了广泛应用，是运动控制系统最主要的动力部件。随着通信、计算机技术的不断发展，网络化控制得到广泛重视，网络化运动控制系统应运而生。网络化运动控制系统具有安装维护成本低、灵活性高、易于重构性、可靠性高和系统布线少等优点。网络化运动控制设备正在被广泛应用在数控机床、工业机械手等领域。网络的引入会产生网络诱导时延、数据丢包、乱序等问题，与传统“点对点”式的调速系统越相比，网络化调速控制系统特性更加复杂，系统性能分析和调速算法设计更加困难。网络诱导时延是网络化运动控制系统中存在的主要问题之一，它会降低系统性能，甚至使系统不稳定。

目前，在网络化跟踪控制系统的研究中，如何处理网络诱导长时延导致的采样系统模型中的指数不确定项仍是一个难点，相关研究还不够充分。经过对国内外现有技术的检索发现，文献Output tracking control for networked control systems with timedelay and packet dropout(International Journal of Control,2008,81(11):1709-1719.)研究了具有长时延和丢包的网络化控制系统H_∞输出跟踪性能分析和控制器设计问题，将时变时延分别表示为τ_k＝nh+ε_k和τ_k-n＝h+σ_k+ε_k-n，其中n是正整数，σ_k满足-h＜σ_k＜h，ε_k和ε_k-n分别从有限集合{0,h/l,…,(l-1)h/l,h}和{0,h_k/l,…,(l-1)h_k/l,h_k}(l为大于1的整数)中随机取值，然后将ε_k和ε_k-n分别代入指数不确定项中将其化为确定项，由于时延ε_k和ε_k-n随机取值，与实际值可能不一致。文献Output tracking-based H∞control ofnetworked control systems with packet disordering(the 8th world congress onintelligent control and automation.2010:4380-4385.)研究了具有随机有界长时延和乱序的网络化控制系统H∞输出跟踪控制问题，将指数不确定项转化为其中，D_i和E是确定矩阵，不确定项中包含了大量人为设置的自由参数，给系统的分析和设计带来了困难。从现有文献看，考虑网络诱导长时延的直流有刷电机网络化调速算法研究成果非常少，现有的研究中很少有考虑网络化采样建模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，针对网络诱导长时延，提出了一种系统性能更加稳定的网络化直流有刷电机H∞模型参考调速方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：