[发明专利]基于交替事件触发的切换网络化飞控系统的输出调节方法

说明书

本发明提供一种基于交替事件触发的切换网络化飞控系统的输出调节方法，构建在周期采样和连续事件触发机制之间切换的交替式事件触发机制，传输触发信息和模态信息给控制器，通过连续地检测触发条件避免遗漏有效信息，通过引入采样周期减少数据传输和更新。将飞行控制系统刻画为网络化切换系统，在存在网络诱导时延和丢包的情况下设计了基于事件触发机制的异步切换控制，符合飞行控制系统中模型动态快速变化特性和各内部组件间基于实时网络传输并处理数据的实际飞行工况，降低飞行控制系统的数据计算负荷、节约有限的数据传输带宽、提高整体的性能和精度要求。本发明技术方案仅需使用输出误差信息，不依赖传感器和飞行器的状态信息，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及网络控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于交替事件触发的切换网络化飞控系统的输出调节方法。

背景技术

随着现代飞行器任务越来越复杂，不可避免地增加了由传感器、控制器和执行器组成的闭环系统中的数据传输量。飞行控制系统基于实时网络实现了内部组件之间的数据共享和数据传输，从而将飞行器建模为网络飞行控制系统。近年来，切换系统理论研究的成果不断涌现，其易于刻画快速变化模型的特点极大地推动了切换技术在飞行控制系统的应用。因此，利用飞机全包线内每个操作点的动态模型信息，可以将整个飞行动态建模为一个切换的网络化系统。随着工业信息化的快速发展，网络化系统以其低损耗、安装简便、可远程操作、成本低等优势逐渐被广泛研究和应用。然而，网络化传输在改善系统性能的同时，也会受到网络诱导约束，例如网络时延和数据丢包等。传统的周期采样机制使得数据的采样和传输同步进行，一些对系统性能没有较大改善的采样也被传输，这势必会造成网络拥塞，从而导致网络时延和数据丢包问题。而事件触发机制可以有效地减少数据传输次数和控制器更新频率，缓解通信信道压力，继而避免网络延迟和降低数据丢包率。因此，基于事件触发传输机制，考虑存在网络诱导时延和数据丢包问题的网络化切换控制系统具有重要的研究意义。

发明内容

根据上述提出现有事件触发技术中的连续事件触发机制和周期采样机制产生过多不必要的数据传输和容易遗漏有效信息从而导致的网络时延和数据丢包的技术问题，而提供一种基于交替事件触发的切换网络化飞控系统的输出调节方法。本发明将飞行控制系统刻画为网络化切换系统，并且在存在网络诱导时延和丢包的情况下设计了基于事件触发机制的异步切换控制，这更加符合飞行控制系统中模型动态快速变化的特性和各内部组件间基于实时网络传输并处理数据的实际飞行工况，有利于降低飞行控制系统的数据计算负荷、节约有限的数据传输带宽、提高其整体的性能和精度要求。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于交替事件触发的切换网络化飞控系统的输出调节方法，包括以下步骤：

S1、构建一个基于网络化切换控制的飞行控制系统的状态方程；

S2、构建交替式的事件触发机制；

S3、构建基于交替式事件触发控件的误差反馈控制器；

S4、构建一个基于交替式事件触发控件和相应的误差反馈控制器的闭环系统方程；

S5、利用切换技术分析上述闭环系统方程，在存在网络诱导时延和丢包的情况下，确定保证飞行控制系统输出调节问题可解的判据。

进一步地，所述基于网络化切换控制的飞行控制系统的状态方程具体为：

其中，和分别表示系统状态，控制输入和可测输出跟踪误差，A_σ(t),B_σ(t),C_σ(t),D_σ(t),Q_σ(t)分别表示已知的适当维数常数矩阵，σ(t):[0,∞)→M＝{1,2,...,m}表示分段常值的切换信号，表示参考信号和/或干扰的外部输入，由切换外部系统生成,并且矩阵S_σ(t)的所有特征值具有非负实部。