苏州工学院高靖波获国家专利权
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龙图腾网获悉苏州工学院申请的专利基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120370706B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510781487.X,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法是由高靖波;张玲忠;何健;艾伟清;顾苏杭;沈飞;徐惠钢;刘继承设计研发完成,并于2025-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法,包括:获取二维切换连续离散系统模型;构造仅依赖于连续变量的状态依赖切换律,得到二维切换连续离散系统稳定性条件;将所述二维切换连续离散系统稳定性条件应用于切换重复过程,确定二维切换连续离散系统的沿通道稳定性条件;设计状态反馈控制律,考虑切换重复过程的H∞控制,使所述二维切换连续离散系统具有预期的H∞性能。本发明的方法仅依赖于连续变量的状态依赖切换律来分析二维切换连续离散系统的稳定性,利用Lyapunov函数方法得到稳定性条件,将稳定性结果应用于切换重复过程,通过建立新的状态依赖切换律,实现切换重复过程的H∞控制。
本发明授权基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于状态依赖的二维切换连续离散系统H∞控制方法,其特征在于,包括: S1、获取二维切换连续离散系统模型;包括: 确定系统的水平状态分量和垂直状态分量; 获取切换信号,以切换信号表示激活的子系统; 根据所述水平状态分量、所述垂直状态分量和所述切换信号,构建包含多个子系统的二维切换连续离散系统模型,其中所述子系统由适维的实数分块矩阵表示;二维切换连续离散系统模型表示为: ; 其中为水平分量,,为垂直分量,为控制输入,表示通道长度,为通道数;为水平分量的一阶导数;为系统矩阵,为输入矩阵;表示切换信号,L为子系统个数,当表示第个子系统是激活的,此时,,矩阵是适维的实数分块矩阵,为适维矩阵;记; S2、构造仅依赖于连续变量的状态依赖切换律,根据二维连续离散系统稳定性条件,推广到二维切换连续离散系统,得到二维切换连续离散系统稳定性条件;设计的状态依赖切换律为,其中; 选择李亚普诺夫函数,表示为: ; 其中,为适维矩阵; 确定二维切换连续离散系统渐近稳定的充分条件为: 1系统的边界条件是光滑有界; 2和对所有都是赫尔维兹稳定的; 3如果存在正定对称矩阵和,以及梅兹勒矩阵,使得系统在切换律 下满足: ; 其中梅兹勒矩阵具有非负非主对角线元素且满足约束; 经过计算在上述条件下,即系统是渐近稳定的; S3、将所述二维切换连续离散系统稳定性条件应用于切换重复过程,确定二维切换连续离散系统的沿通道稳定性条件;包括: 将切换重复过程作为特殊的切换2-D连续离散系统,考虑如下切换重复过程: ; 其中为通道长度,为通道数,为状态变量,是通道剖面向量,为输入变量,为期望输出变量,为有界外部扰动;、、、、、、、、和均为适维矩阵,当表示第个子系统是激活的,此时,,,,,,,,,; 当外部扰动时,切换重复过程在状态依赖切换律下沿通道稳定的充分条件为: 存在正定对称矩阵和,以及梅兹勒矩阵,使得系统满足不等式: ; 其中; S4、设计状态反馈控制律,考虑切换重复过程的H∞控制,使所述二维切换连续离散系统具有预期的H∞性能;具体包括: 对于切换重复过程,设计状态反馈控制器: ; 其中为控制器增益; 代入切换重复过程得到闭环系统方程: ; 其中,为闭环系统矩阵,;为闭环系统输入矩阵,;为闭环系统输出矩阵,;为闭环系统传递矩阵,;为期望输出矩阵,;为期望传递矩阵,; 设计闭环系统在给定的H∞性能指标γ下是沿通道稳定的,如果闭环系统满足条件: (1)当外部扰动时,系统沿通道稳定; (2)在0边界条件下,满足; 其中,; 设计状态依赖切换律,计算状态反馈控制器的值; 对于给定的H∞性能指标γ,如果存在正定对称矩阵和,以及梅兹勒矩阵Π,使得系统满足不等式: ; 则系统在切换律下沿通道稳定且满足给定的H∞性能指标γ; 其中,,,,,为单位矩阵; 并给出如下性能指标函数: ; ; 其中; 当外部扰动时,由步骤S3确定切换重复过程是沿通道稳定的;由切换律可得,则 ; 在0初始条件下,,由矩阵和的正定性可得和,则,即闭环系统沿通道稳定且满足给定的H∞性能指标; 根据,经过矩阵运算得 ; 其中,,,; ,,,;、均为适维矩阵; 根据LMI计算方法得到状态反馈控制器。
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