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专利号: 2018115310761
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于迭代学习控制的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,所述方法包括:第一步:按照基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律建立有源电子梯形电路的状态空间方程,所述状态空间方程基于所述有源电子梯形电路中的节点的输入信号、输出信号和状态信号;

第二步:对所述有源电子梯形电路的状态空间方程进行转换得到对应的等效二维系统方程,所述等效二维系统方程基于所述有源电子梯形电路的输入矢量、输出矢量和状态矢量,所述有源电子梯形电路的输入矢量根据各个节点的输入信号确定得到,所述有源电子梯形电路的输出矢量根据各个节点的输出信号确定得到,所述有源电子梯形电路的状态矢量根据各个节点的状态信号确定得到;

第三步:确定所述有源电子梯形电路的期望输出并建立所述有源电子梯形电路的迭代学习控制律的表达式为:Uk(t)=Uk-1(t)+ΔUk(t);

其中,k表示迭代学习批次,Uk(t)是所述有源电子梯形电路的第k个迭代学习批次的输入矢量,Uk-1(t)是所述有源电子梯形电路的第k-1个迭代学习批次的输入矢量,ΔUk(t)是第k个迭代学习批次的迭代学习更新律,且:其中, Xk(t)表示所述有源电子梯形电路的第k个迭代学习批次的状态矢量,Xk-1(t)表示所述有源电子梯形电路的第k-1个迭代学习批次的状态矢量;ek-1(t)=Yr(t)-Yk-1(t),Yr(t)表示所述有源电子梯形电路的期望输出,Yk-1(t)表示所述有源电子梯形电路的第k-1个迭代学习批次的输出矢量,Km和Kn均为系统矩阵;

第四步:将所述有源电子梯形电路的迭代学习控制律的表达式和所述有源电子梯形电路的等效二维系统方程结合得到所述有源电子梯形电路的重复过程模型和误差传递函数;

第五步:根据重复过程稳定性条件和KYP引理得到使得所述重复过程模型和所述误差传递函数收敛的充要条件,并根据所述充要条件求解得到所述迭代学习控制律中的系统矩阵Km和Kn,从而得到所述有源电子梯形电路的迭代学习控制律;

第六步:根据得到的所述迭代学习控制律确定所述有源电子梯形电路的每一次迭代学习的输入矢量,将确定得到的所述输入矢量输入所述有源电子梯形电路进行电路控制,所述有源电子梯形电路在所述输入矢量的控制作用下追踪所述期望输出。

2.根据权利要求1所述的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,所述按照基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律建立有源电子梯形电路的状态空间方程包括得到如下状态空间方程:其中,p为节点参数且p的起始值为0,0≤p≤α-1,α是有源电子梯形电路中的节点的总个数,xk(p,t)是所述有源电子梯形电路的第p个节点的状态信号,uk(p,t)是所述有源电子梯形电路的第p个节点的输入信号,yk(p,t)是所述有源电子梯形电路的第p个节点的输出信号, A2,A3, 和 是对应维数的系统矩阵且由所述有源电子梯形电路的电路参数确定;所述状态空间方程满足如下边界条件:其中,U(t)表示所述有源电子梯形电路连接的电压源,i(t)表示所述有源电子梯形电路连接的电流源i(t)。

3.根据权利要求2所述的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,对所述有源电子梯形电路的状态空间方程进行转换得到对应的等效二维系统方程,包括得到如下等效二维系统方程:其中,Uk(t)表示所述有源电子梯形电路的输入矢量,Yk(t)表示所述有源电子梯形电路的输出矢量,Xk(t)表示所述有源电子梯形电路的状态矢量,且:Uk(t)=[uk(0,t)T,uk(1,t)T,…,uk(α-1,t)T]TT T T T

Yk(t)=[yk(0,t) ,yk(1,t) ,…,yk(α-1,t) ]Xk(t)=[xk(0,t)T,xk(1,t)T,…,xk(α-1,t)T]T其中A、B和C均为对应维数的系统矩阵,且:

4.根据权利要求3所述的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,将所述有源电子梯形电路的迭代学习控制律的表达式和所述有源电子梯形电路的等效二维系统方程结合得到所述有源电子梯形电路的重复过程模型和误差传递函数,包括:得到所述有源电子梯形电路的重复过程模型为:

得到所述有源电子梯形电路从ek-1(t)到ek(t)的误差传递函数为:其中:

5.根据权利要求4所述的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,所述根据重复过程稳定性条件和KYP引理得到使得所述重复过程模型和所述误差传递函数收敛的充要条件,包括:步骤1:确定在满足下列三个条件时所述重复过程模型和所述误差传递函数收敛:条件一:系统矩阵 的所有特征值均具有严格的负实部;条件二:系统矩阵 的谱半径小于1;条件三:误差传递函数对于 特征值的模小于1;

步骤2:将所述条件一转换为相应的线性矩阵不等式:

步骤3:将所述条件三与KYP引理结合,并将所述重复过程模型的系数矩阵代入KYP引理的线性矩阵不等式,并取频率响应不等式中的矩阵 则步骤2的所述线性矩阵不等式改写为:

步骤4:对步骤3的不等式进一步改写为:

其中,

步骤5:取Σ=[aI I 0], 得到

如下等式:

其中,a>0时,所述有源电子梯形电路对应于高频段;a=0时,所述有源电子梯形电路对应于低、中频段;当a=0时,步骤6:定义Q>0,根据KYP引理中N11=-Q得N11<0,又根据所述条件二,则取所以 根据投射引理 得以下不等式:

进一步化简并使用Schur补引理,得到下列不等式:步骤7:由此确定对于所述重复过程模型,若存在对称正定矩阵Q>0、P>0、Z>0和矩阵W使得如下线性矩阵不等式成立,则所述有源电子梯形电路在低中频段沿时间和迭代学习次数方向渐近稳定且跟踪误差ek(t)单调收敛:以及:

若存在对称正定矩阵Q>0、P>0、Z>0和矩阵W,以及标量a>0使得如下线性矩阵不等式成立,则所述有源电子梯形电路在高频段沿时间和迭代学习次数方向渐近稳定且跟踪误差ek(t)单调收敛:以及:

6.根据权利要求5所述的有源电子梯形电路的控制方法,其特征在于,所述根据所述充要条件求解得到所述迭代学习控制律中的系统矩阵Km和Kn,包括如下步骤:步骤1:根据 得到如下关系式:

取 取 因此Σ=[-ρ2I ρ1I],定义ρ2<0,ρ1>0则:

步骤2:运用投射引理,得到如下结果:

步骤3:将所述重复过程模型的矩阵系数代入步骤2的不等式中并在不等式左右两边乘T T -1以diag{S ,S}、diag{S,S},其中S=W ,得如下不等式:其中

步骤4:将所述重复过程模型的矩阵系数代入如下不等式:得到:

在不等式左右两边乘以diag{ST,ST,I,I}、diag{S,S,I,I},其中S=W-1,得如下不等式:化简得到下列不等式:

其中

步骤5:由此确定对于所述重复过程模型,若存在矩阵X1、X2、S和 以及标量ρ1>0,ρ2<0和正定对称矩阵 使得下列矩阵不等式成立,则所述有源电子梯形电路在低中频段沿时间和迭代学习次数方向渐近稳定且跟踪误差ek(t)单调收敛,且确定所述迭代学习控制律中的系统矩阵Km=X1S-1、Kn=X2:以及:

若存在矩阵X1、X2、S和 以及标量a>0,ρ1>0,ρ2<0和正定对称矩阵使得下列矩阵不等式成立,则所述有源电子梯形电路在高频段沿时间和迭代学习次数方向渐近稳定且跟踪误差ek(t)单调收敛,且确定所述迭代学习控制律中的系统矩阵Km=X1S-1、Kn=X2:以及: