先进制造模式扩散的鲁棒控制器制造技术

本发明专利技术是先进制造模式扩散的鲁棒控制器，在误差信号后加入加权函数W1，表示对整个外部干预系统性能要求的约束，通过对W1的调整可以有效抑制外部干预的影响，获得希望输出的信号结果；在控制器后加入加权函数W2，表示系统对加性不确定性的限制，可以看成是对外部干预信号幅值的约束；在被控系统后加入加权函数W3，表示系统对乘性不确定性的限制，由先进制造模式扩散模型本身特性所决定的。当对模型在某一个点进行摄动时，系统对外部扰动的反应即为灵敏度，而在外部扰动下保持稳定的能力即为鲁棒稳定性。它们二者之间是相互矛盾的，本发明专利技术引入混合灵敏度的设计方法来折中处理，既考虑鲁棒性能要求，又保证了鲁棒稳定性指标。

Robust controller for advanced manufacturing mode diffusion

The invention is a robust controller for the diffusion of advanced manufacturing mode. After the error signal, the weighted function W1 is added to express the constraints on the performance requirements of the whole external intervention system. By adjusting the W1, the effect of the external intervention can be effectively suppressed and the desired output signal results are obtained. The weighted function W2 is added after the controller to represent the signal. The limitation of the additive uncertainty can be considered as a constraint on the amplitude of the external interference signal; the weighted function W3 is added to the controlled system to indicate that the system is limited to the multiplicative uncertainty, which is determined by the characteristics of the advanced manufacturing model diffusion model itself. When the model is perturbed at a certain point, the response of the external disturbance of the system is sensitivity, while the ability to maintain stability under external disturbances is robust stability. The two of them contradict each other. The invention introduces a mixed sensitivity design method to compromise, considering both the robust performance requirements and the robust stability index.

【技术实现步骤摘要】
先进制造模式扩散的鲁棒控制器
本专利技术涉及先进制造领域，尤其是一种先进制造模式扩散的鲁棒控制器。
技术介绍
11.1研究背景制造业作为一个国家支柱性的产业，是一个国家综合国力的重要体现。随着科学技术的不断进步，传统的制造模式已经难以满足动态的、多样化的市场需求，因此，制造企业必须尽快完成对先进制造模式的转型。毫无疑问，实施先进制造模式可以帮助企业快速响应多样化的市场需求，提高竞争力，在优胜劣汰的市场中守得一席之地，甚至收获更大的效益。到目前为止，先进制造模式已经广泛应用于各类制造企业，推动了制造业的快速发展，成为制造业赢得市场竞争、实现长远发展的必然选择。然而，先进制造模式的实施过程是一项长期的、复杂的过程，存在着资源短缺、风险高等众多问题，许多制造企业的先进制造模式的实施效果远远不能让人满意。企业是否实施先进制造模式、何时实施以及实施何种先进制造模式就成了决策者所必须面对的主要问题，因此，企业急需实施先进制造模式的相关理论支持。同时，先进制造模式的实施也与政府、中介机构等外部干预因素密不可分，何时干预、如何干预以及干预到什么程度，也都需要系统的理论支持。11.2研究意义在理论意义上，本文在研究前人众多资料的基础上，总结了扩散外部干预的研究方法，首次将鲁棒控制理论应用于先进制造模式的扩散研究中来，对扩散外部干预方面有一定的创新作用和指导意义，丰富了扩散理论及应用。在实践上，不仅对企业决策者进行有关先进制造模式的决策提供了一种决策理论依据，而且对政府推动先进制造模式的实施过程具有重要的决策借鉴价值。2.1先进制造模式理论2.1.1先进制造模式理论概述先进制造，即先进制造系统，它综合了先进制造模式和先进制造技术，是一个相对比较广泛地概念。要想对先进制造理论有更深层次的认识，首先需要区分好先进制造系统、先进制造技术、先进制造模式三者的概念及其关系。(1)先进制造系统先进制造系统是先进制造技术和先进制造模式的综合体，是对某种先进制造模式的解释，是对某种制造模式的一个实现。具体是指通过协调采用先进制造技术和模式，在质量、成本等各个方面满足市场需求，达到整体最优的制造系统，先进制造系统可以用于工业生产制造业的各行各业，是提高产品质量及效率的关键。(2)先进制造技术制造技术是指将原材料和其他生产要素经过合理的处理，转化为成品、半成品的技术群，是制造业所使用的所有生产技术的总称。先进制造技术是在传统制造技术的基础上、集合多种先进技术发展起来的一项高新技术，它融合了传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术，取得理想经济效益和社会效益的制造技术的总称。(3)先进制造模式先进制造模式是指结合不同的环境条件与制造目标，应用先进制造技术，对各种生产要素进行有效地组织，以期完成特定生产任务，实现良好制造效果的一种先进生产方法和组织形式。综上可知，在制造业中，先进制造技术是先进制造模式和先进制造系统的技术支撑，先进制造系统是企业对先进制造模式的一个应用过程，先进制造模式是先进制造技术实施效果的决定因素。三者相辅相成，互相作用。先进制造系统的实施，实际上是先进制造模式的扩散过程，即先进制造模式被选择、应用的过程。2.1.2先进制造模式研究现状目前国内外对先进制造模式的研究主要集中在以下几个方面：(1)先进制造模式的理论研究。如陶永等通过对世界先进制造业发展趋势的分析，结合我国制造业现状，阐述了促进我国发展先进制造模式的一种新的方法和观点。(2)先进制造模式的技术研究。如陈全朋介绍了先进制造技术的相关概念以及发展趋势，并对先进制造技术的发展特点进行了分析。罗勋等对先进制造技术的内涵和特点进行了详细的阐述，并对几种先进的制造技术及发展方向进行了论述。(3)先进制造模式的应用研究。如汪建等对98家企业开展了实证调查，提出了一种集成了先进制造模式和权变制造战略的全新思路。(4)先进制造模式扩散的外部干预研究。薛朝改等首次对先进制造模式的扩散特点及扩散机制进行了讨论，并对先进制造模式单模式的扩散过程进行了建模以及仿真分析。曹海旺等从控制模型的视角出发，建立了先进制造模式单模式扩散的控制模型，并对所建立的控制模型进行了相关性能分析，最后根据极点配置方法进行了反馈控制器的设计并进行了仿真。综上所述，现有文献涉及到先进制造模式的内容主要集中在先进制造模式理论、技术及其应用角度，少有文献将其与扩散理论相结合，其中涉及先进制造模式多模式扩散外部干预分析的更是少有。基于此，本文在充分研究参考文献的基础上，选取最为合理有效的方法对先进制造模式的多模式扩散进行外部干预研究，为企业实施多种先进制造模式提供决策支持，同时为政府调控先进制造模式的发展提供理论依据。2.2扩散理论2.2.1扩散理论概述扩散理论，作为传播效果研究中最为经典的理论之一，是指经过一定时间后，创新经由特定的渠道，在某一社会团体的成员中的传播。扩散研究的主要目的就是找到一些办法来缩短这一过程。经过学者们大量的经验研究，扩散理论已经有了很大的完善，有自己独立的一整套研究方法、数据收集和分析模型。创新扩散理论是在20世纪60年代由罗杰斯提出的，是一个关于通过媒介的方式劝服人们接受新观念、新事物、新产品的理论。它认为创新扩散过程应至少包含知晓、劝服、决定、实施和确定5个阶段。扩散理论自从被提出以来，引得众多学者们争相研究，研究领域甚广，已经涉及新闻、教育、农业、社会、经济等各个方面。2.2.2扩散理论研究现状扩散理论自被提出以来，吸引了大量的学者们对其展开深入的研究，主要可以分为以下几个方面：(1)扩散理论的研究。如闻佳媛针对罗杰斯提出的“创新扩散”理论进行了解释，对理论中提出的四个重要因素和其他新的概念进行了说明。杨代福系统检视了自2000年以来西方在政策创新扩散研究方面的最新进展及未来趋势，并就我国具体情况进行了探索。(2)扩散模型的研究。如张彪等基于技术创新理论，对多项竞争性技术扩散系统建立了模型，并进行了大量的仿真实验，有效验证了该扩散模型在实践中的可行性。如刘芳等通过对两种竞争性创新产品的扩散行为进行建模分析，详细考察了两种产品市场扩散所受到的影响。(3)创新扩散的研究。对创新扩散的研究主要集中在对创新产品扩散的研究以及对创新技术扩散的研究。如薛君等在创新扩散理论的基础上，研究了影响消费者选择互联网金融产品路径的三个因素，并提出了建议。张磊等结合S型扩散曲线的形成原理和特征，建立了一个具有四个维度的、统一的创新产品扩散研究框架，并做出了评价。2.3鲁棒控制理论鲁棒控制理论是指在H∞空间(即Hardy空间)内，为了获得具有鲁棒性能的控制器，而对某些性能指标的H∞无穷范数进行优化的一种控制理论。H∞范数是鲁棒最优控制理论中最有效的性能指标之一，许多控制系统设计中的问题，都可以转化为使某-闭环传递阵的H∞范数最小或小于某个预先定好的正数问题。H∞控制的目的就是利用标称模型G来进行控制器K的设计，使得被控对象稳定且目标函数P的H∞范数最小。考虑如图1所示的鲁棒标准型问题，其中，u为系统的控制输入信号，y为观测量，w为外部输入信号，z为被控输出信号。由u、w到z、y的传递函数P(s)称为广义被控对象，K(s)为控制器。下式为传递函数P(s)的状态空间实现的两种表示形式，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种先进制造模式扩散的鲁棒控制器，其特征在于，包括先进制造模式扩散外部干预的动态模型，其中从r到e，u到y的闭环传递函数为：

【技术特征摘要】
1.一种先进制造模式扩散的鲁棒控制器，其特征在于，包括先进制造模式扩散外部干预的动态模型，其中从r到e，u到y的闭环传递函数为：在误差信号后加入加权函数W1，表示对整个外部干预系统性能要求的约束，通过对W1的调整可以有效抑制外部干预的影响，获得希望输出的信号结果；在控制器后加入加权函数W2，表示系统对加性不确定性的限制，可以看成是对外部干预信号幅值的约束；在被控系统后加入加权函数W3，表示系统对乘性不确定性的限制，由先进制造模式扩散模型本身特性所决定的；W1、W2、W3的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海旺，薛朝改，高亚君，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：河南,41