线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法技术方案

一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法，根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态，基于观测器输出，构造滑模面，设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器，针对系统受到不匹配干扰以及数据传输受限情况下，提供了一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制方法，解决了数据传输受限情况下系统的抗干扰控制问题，因此实现了在航天器中利用或者设计事件条件使得系统达到既定的目标。

A Method of Obtaining Sliding Mode Anti-jamming Output Feedback Control Model for Linear Systems and Systems, Controllers and Control Methods

【技术实现步骤摘要】
线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法一、
本专利技术涉及一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法，尤其是应用于飞行器控制系统一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法。二、
技术介绍
在现代工业控制系统中，控制器在安装有微处理器来运行实时操作的数字平台上执行控制任务，控制任务包含了对被控对象进行采样、计算及实施控制。传统上，控制任务是基于较为成熟的(香农)采样理论周期性地运行，即以时钟驱动或者时间触发的方式进行的，这种方式要求数据采样、传输和控制同步进行，从系统控制的角度看，一方面并非所有数据都需要传输，例如当采样得到的数据没有明显变化时，就不需要再行数据传输；另一方面，频繁的数据传输势必会造成网络堵塞或者数据泄露等，导致不必要的资源浪费和安全隐患，基于上述原因，事件触发传输机制被提出来了，事件触发控制,有时也被称为基于事件的控制或事件驱动控制,该机制的工作原理是：在传感器和网络传输前端中间安置一个触发器，在触发器中预设某种事件触发机制，对每一个采样数据通过该触发器进行筛选，只有当数据满足该触发机制时，触发器才会被触发，而后将数据通过网络进行传输，否则丢弃该数据，这里所说的事件可以理解为：如果某一时刻，系统的状态发生瞬间变化或者系统的动态(比如切换系统的模态)发生变化，就说在这一时刻系统存在一个事件，如何利用或者设计事件条件使得系统达到既定的目标，具有重要的理论意义和应用价值。基于申请人于2018年11月5日的技术交底书和通过检索得到相近的
技术介绍
中现有的技术问题、技术特征和技术效果，做出本专利技术的申请技术方案。三、
技术实现思路
本专利技术的客体是一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，本专利技术的客体是一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取系统，本专利技术的客体是一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制器，本专利技术的客体是一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制方法。为了克服上述技术缺点，本专利技术的目的是提供一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法，因此实现了在航天器中利用或者设计事件条件使得系统达到既定的目标。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其步骤是：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态，基于观测器输出，构造滑模面，设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器。由于设计了上述步骤，针对系统受到不匹配干扰以及数据传输受限情况下，提供了一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制方法，解决了数据传输受限情况下系统的抗干扰控制问题，因此实现了在航天器中利用或者设计事件条件使得系统达到既定的目标。本专利技术设计了，建立在CPU中的运行状态方程组，包含有一下内容：在本实施例中，步骤100具体包含有一下内容：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态：其中x(t)∈Rn,u(t)∈Rm,y∈Rq,d(t)∈R分别表示系统状态、控制输入、测量输出以及外部干扰。m＜q＜n.A∈Rn×n,B∈Rn×m,B1∈Rn×1,C∈Rq×n为系统矩阵。外部干扰d(t)满足|d(p)(t)|≤θ,θ为正数,p为正整数。定义扩张状态变量ε1＝d(t),εp＝d(p-1)(t).扩张系统Σ1描述为其中根据Σ1设计如下的事件驱动扩张状态观测器其中分别表示x,ε的估计值，L表示观测器增益，y(tk)和当满足驱动条件时被更新。更新时间tk+1定义为在本实施例中，步骤200具体包含有一下内容：基于观测器输出，构造滑模面：定义状态变换z(t)＝Tx(t)，其中T为非奇异矩阵。系统Σ可转换为其中z＝[z1z2]T,C2∈Rq×q.构造如下的滑模面其中s＝[s1s2…sm]T,F∈Rm×(q-m),D∈Rm×1为滑模面设计参数。在本实施例中，步骤300具体包含有一下内容：设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器：其中t∈[ti,ti+1),Sign(s(ti))＝[sign(s1(ti))sign(s2(ti))…sign(sm(ti))]T,k1,k2控制器参数s(ti)当满足驱动条件时被更新。更新时间ti+1定义为其中本专利技术设计了，以下以飞行器系统为例来说明方法的具体实现，其步骤是：一、根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态：其中α(t),q(t),δe(t),u(t),d(t)分别表攻角、俯仰角速率、升降舵角、控制输入、及外部干扰。初始状态选取为[α(0)q(0)δe(0)]T＝[020]T.系统输出定义为外部干扰定义扩张状态变量ε1＝d(t),扩张系统Σ1描述为其中根据Σ1设计如下的事件驱动扩张状态观测器其中分别表示x,ε的估计值，表示观测器增益，y(tk)和当满足驱动条件时被更新。更新时间tk+1定义为其中二、基于观测器输出，构造滑模面：定义状态变换z(t)＝Tx(t)，其中T＝diag{1,1,1}为非奇异矩阵。系统Σ可转换为其中构造如下的滑模面其中s＝[s1s2]T,F＝2.3721，D＝-1.为滑模面设计参数。三、设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器：其中t∈[ti,ti+1),Sign(s(ti))＝[sign(s1(ti))sign(s2(ti))]T,k1,k2选取规则如下s(ti)当满足驱动条件时被更新。更新时间ti+1定义为其中本专利技术设计了，一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取系统，包含有以下内容：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统、建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态建立单元10，根据基于观测器输出、构造滑模面建立单元20，根据设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器建立单元30。本专利技术设计了，一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制器，包含有以下内容：在控制器中储存有线性系统滑模抗干扰输出反馈的控制模型，本专利技术设计了，线性系统滑模抗干扰输出反馈的控制模型根据上述线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法获得，本专利技术设计了，一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制方法，包含有以下内容：在CPU中应用线性系统滑模抗干扰输出反馈控制器进行控制。本专利技术的技术效果在于：针对含有不匹配干扰的线性系统控制问题，设计一种事件驱动的滑模抗干扰控制方法；首先，根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态；然后，基于观测器输出，构造滑模面；最后，设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器；本方法具有抗干扰性强、节约通讯资源等优点，适用于飞行器等控制系统，本专利技术设计的一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制方法是基于事件驱动扩张状态观测器和基于干扰补偿的滑模面得到的；设计事件驱动扩张状态观测器估计外部干扰以及状态；基于事件驱动扩张状态观测器的输出值，利用滑模控制方法设计了具有干扰补偿能力的事件驱动滑模输出反馈控制器；设计的控制方法对外部干扰具有很强的抗干扰性且节约通讯资源，可以保证系统的稳定工作。四、附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：其步骤是：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态，基于观测器输出，构造滑模面，设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器。

【技术特征摘要】
1.一种线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：其步骤是：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态，基于观测器输出，构造滑模面，设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器。2.根据权利要求1所述的线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态观测器估计未知干扰和状态：其中x(t)∈Rn,u(t)∈Rm,y∈Rq,d(t)∈R分别表示系统状态、控制输入、测量输出以及外部干扰。m＜q＜n,A∈Rn×n,B∈Rn×m,B1∈Rn×1,C∈Rq×n为系统矩阵。外部干扰d(t)满足|d(p)(t)|≤θ,θ为正数,p为正整数。定义扩张状态变量ε1＝d(t),εp＝d(p-1)(t).扩张系统Σ1描述为其中根据Σ1设计如下的事件驱动扩张状态观测器其中分别表示x,ε的估计值，L表示观测器增益，y(tk)和当满足驱动条件时被更新。更新时间tk+1定义为3.根据权利要求1所述的线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：基于观测器输出、构造滑模面：定义状态变换z(t)＝Tx(t),其中T为非奇异矩阵。系统Σ可转换为其中z＝[z1z2]T,C2∈Rq×q.构造如下的滑模面其中s＝[s1s2…sm]T,F∈Rm×(q-m),D∈Rm×1为滑模面设计参数。4.根据权利要求1所述的线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：设计了基于事件驱动的滑模输出反馈控制器：其中t∈[ti,ti+1),Sign(s(ti))＝[sign(s1(ti))sign(s2(ti))…sign(sm(ti))]T,k1,k2控制器参数s(ti)当满足驱动条件时被更新。更新时间ti+1定义为其中以及5.根据权利要求1所述的线性系统滑模抗干扰输出反馈控制模型获取方法，其特征是：以下以飞行器系统为例来说明方法的具体实现，其步骤是：根据考虑的带有不匹配干扰的线性系统，建立基于事件驱动的扩张状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海滨，宗广灯，侯林林，杨东，齐文海，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37