[发明专利]基于模糊TS模型的压电陶瓷执行器的预测控制方法和装置

摘要

本发明提供一种基于模糊TS模型的压电陶瓷执行器的预测控制方法和装置，所述方法包括获取压电陶瓷执行器的电压位移建模数据组；根据模糊TS模型，对所述电压位移采样数据组执行模糊聚类，获得多个线性子规则，并根据最小二乘辨识法获得各所述线性子规则的参数；确定性能指标取最优条件下的各所述线性子规则对应的子预测控制律；获取压电陶瓷执行器在一个采样周期内的电压位移预测数据组；对所述子预测控制律执行加权平均、确定最终预测控制律、并作为控制输出函数。本发明所述方法能够实现对压电陶瓷执行器的实时精确的控制。

主权项

一种基于模糊TS模型的压电陶瓷执行器的预测控制方法，其特征在于，包括：获取压电陶瓷执行器的电压位移采样数据组；根据模糊TS模型，对电压位移采样数据组执行模糊聚类，获得多个线性子规则，并根据最小二乘辨识法获得各所述线性子规则的参数；确定性能指标取最优条件下的各所述线性子规则对应的子预测控制律；获取压电陶瓷执行器在一个采样周期内的电压位移预测数据组；以所述电压位移预测数据组对所述线性子规则的满足度为权重对所述子预测控制律执行加权平均、确定最终预测控制律、并将所述最终预测控制律作为控制输出函数；所述根据模糊TS模型对所述电压位移采样数据组执行模糊聚类，获得多个线性子规则，并根据最小二乘辨识法获得各所述线性子规则的参数包括：根据GK算法对所述电压位移采样数据组进行模糊聚类，求得IF‑THEN表达式的模糊集Aip，获得线性子规则Ri：IFx1isAi1andx2isA2and...andxpisAipTHENyi=fi(X)=Σj=1ny-aijy(t-j)+Σj=1nu-bijy(t-j)+ζi---(2)]]>其中，x1,x2,...,xp代表线性向量X中的元素，Ai1,Ai2,...,Aip为线性向量X中的元素x1,x2,...,xp对应的模糊集，模糊集可在模糊聚类辨识中得到；fi(X)为第i个局部线性子模型，yi为其对应的模型输出；aij和bij为常数参数，ζi为偏差常数；ny为输出量y所对应的最大延迟，nu为输入量u所对应的最大延迟；并针对各所述线性子规则分别用最小二乘辨识法求得参数aij、bij和ζi；相应的，所述确定性能指标取最优条件下的各所述线性子规则对应的子预测控制律包括：根据公式(2)、公式(3)和公式(4)获得相邻时刻的电压的变化量序列ΔUi，并将所述变化量序列ΔUi的第一项作为所述线性子规则对应的电压调节序列Ji(Ui)=[R(t)-Y^i(t)]T[R(t)-Y^i(t)]+ρiΔUiTΔUi---(3)]]>∂Ji(Ui)∂Ui=0---(4)]]>其中，R(t)为压电陶瓷执行器的跟踪目标值序列，为第i个线性子规则的预测输出序列，ΔUi为相邻时刻的电压的变化量序列，ρi为惩罚因子。