[发明专利]一种基于在线异步前件重构的事件触发观测器设计方法

权利要求书

1.一种基于在线异步前件重构的事件触发观测器设计方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：对于实际复杂非线性系统，在局部区域内将其建模为连续时间T-S模糊模型，如下所示：

y(t)＝Cx(t)

其中r是推理规则的数量，i表示规则序列，x(t)，y(t)和z(t)分别代表系统状态，测量输出和性能输出，v(t)为外部扰动，A_i，D_i，C和E_i是常值矩阵；另外隶属函数χ_i(μ(y(t)))满足如下条件：

步骤2：建立事件触发通信机制，设计事件触发模糊观测器；

(1)事件触发通信机制建立如下：

其中q表示触发序列，t_q-1表示当前数据传输时刻，且第一次触发发生在时刻t₀＝0；i_q-1h＝t_q-1h+nh，h是采样周期；N表示正整数，min表示最小值；输出信号是否传输是通过将输出y(t)和被传输信号y(t_q-1h)之间的测量误差与依赖于输出的阈值进行比较确定的；此外，权重矩阵和阈值分别满足Φ＞0和σ∈[0,1)；

(2)基于所建立的事件触发机制，设计切换类型的事件触发模糊观测器，结构如下：

其中μ(y(t_q-1h))表示观测器的前件变量，和分别是观测器状态和观测器输出，L_j,q是将要被设计的模糊观测器增益矩阵；

(3)设计在线异步前件重构方法，步骤如下：

1)首先，建立异步隶属函数差分的时变上界：

|χ_j(μ(y(t)))-χ_j(μ(y(t_q-1h)))|≤Y_j,q

其中时变上界Y_j,q≥0；

2)然后，构造异步隶属函数之间的比例关系：

其中是比例系数；

3)进一步地，结合步骤1)和2)中的公式，可得：

其中和分别表示的最小和最大值，并满足：

4)定义和其中min和max分别表示最小值和最大值；然后可建立如下不等式：

基于(3)中的在线异步前件重构方法，定义新变量估计误差和性能输出误差然后，在区间[t_q-1h,t_qh)内可得如下形式的增广系统：

其中

(4)建立非连续的李雅普诺夫函数分析系统的稳定性，李雅普诺夫函数Ψ(t)如下所示：

其中参数

(5)稳定性分析：

对于给定的参数σ，h，γ_1,q和γ_2,q；如果存在Q＞0，N＞0，Z，β＞0，满足如下不等式：

其中

和I₁＝[I 0 0 0 0],…,I₅＝[0 0 0 0 I],

则系统能够实现稳定性和理想性能；

(6)确定事件触发机制增益和事件触发模糊观测器增益；

6.1)设定q＝1；

6.1.a)初始数据首先被传输，可得χ_j(μ(y(t₀h)))；

6.1.b)定义γ_1,1＝1和γ_2,1＝1；

6.1.c)基于q＝1，n＝0,1，γ_1,1＝1和γ_2,1＝1，求解(5)中不等式，可得L_1,1,…,L_r,1；

6.1.d)转至6.2)；

6.2)设定q＝2；

6.2.a)通过6.1)，在事件单元的区间[t₀h,t₁h)内得到当前隶属函数χ_j(μ(y(t)))；

6.2.b)在区间[t₀h,t₁h)内，通过(3)中所提出的异步前件重构方法在线计算γ_1,2，γ_2,2和χ_j(μ(y(t₀h)))；

6.2.c)基于q＝2，n＝0，γ_1,2＝1和γ_2,2＝1，求解(5)中不等式，可得L_1,2,…,L_r,2；

6.2.d)转至6.3)；

执行N-3步；

6.N)设定q＝N；

6.N.a)通过上一步，在区间[t_N-2h,t_N-1h)的事件单元内得到当前隶属函数χ_j(μ(y(t)))；

6.N.b)在区间[t_N-2h,t_N-1h)内，通过(3)所提出的在线异步前件重构方法在线计算参数γ_1,N，γ_2,N和χ_j(μ(y(t_N-2h)))；

6.N.c)基于q＝N，n＝0,1，γ_1,N＝1和γ_2,N＝1，求解(5)中不等式，可得L_1,N,…,L_r,N；

6.N.d)停止运行；

根据(6)中求解步骤6.1)—6.N)可计算出事件触发机制增益和事件触发模糊观测器增益；

步骤3：模糊观测器将其输出信号输出，从而实现滤波的目的。