[发明专利]基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法、装置及存储介质，根据二阶欠阻尼控制系统的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。本发明得到更适合于用户的控制器系数；能够对控制器系数阻尼比和自然频率进行优化提升，得出更适合于用户的控制器系数。

技术领域

本发明属于机械控制技术领域，具体涉及基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法。

背景技术

实际控制技术领域，面对复杂的高阶系统，一般将其分解为若干个一阶惯性环节和二阶振荡环节的叠加。

在自动控制中，欠阻尼二阶系统指阻尼比大于0小于1的二阶系统。二阶线性系统简称二阶系统，包含有两个独立的状态变量的动态系统，可分为二阶线性负反馈系统和二阶线性正反馈系统。在控制工程实践中，二阶控制系统十分常见，例如，电枢控制的直流电动机，RLC网络和弹簧-质量-阻尼器组成的机械位移系统等。此外，许多高阶系统在一定条件下，常常近似地作为二阶控制系统来研究。因此，优化二阶控制系统，对控制系统的性能优化具有重要作用。

发明内容

本发明旨在优化二阶控制方法，提供基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，从而提升整体控制的性能。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

提供一种基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，包括：

根据二阶欠阻尼控制的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；

针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；

求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；

利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。

进一步地，所述二阶欠阻尼控制模型表示如下：

minJ＝w₁×t_s+w₂×t_r+w₃×δ+w₄×σ+w₅×(ψ-0.9)²

其中，t_s为调升时间；t_r为上升时间；δ为振荡指数；σ为超调量；ψ为衰减率；ζ为阻尼比；w_n自然频率；w₁、w₂、w₃、w₄、w₅分别为调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数。

进一步地，针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，包括：

选定专家组；专家组中各专家根据调升时间、上升时间、振荡指数、超调量和衰减率的相对重要性关系进行两两对比并打分，根据打分情况构建各自的判断矩阵；

分别对判断矩阵的一致性比率值进行计算；

若一致性比率值大于等于设定阈值，各专家重新构建判断矩阵；若一致性比率值小于设定阈值，根据各判断矩阵求解获得各专家给出的各个系数；

确定各专家的权重；

根据各专家给出的各系数以及各专家的权重最终确定各系数。