【技术实现步骤摘要】
一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法、系统、处理设备、存储介质
本专利技术涉及最优跟踪控制
，具体来说是一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法、系统、处理设备、存储介质。
技术介绍
大规模系统一般指由多个子系统互联而成的系统。此类系统广泛存在于电力和化工等领域。由于大规模互联系统的多变量，高度非线性和强耦合等特性，设计有效的控制器尤为困难。现有的针对此类系统的控制器设计方法中使用的最多的是集散控制，它考虑互联项并对每个子系统设计一个局部控制器而保证整个控制系统的稳定。随着控制任务越来越复杂，我们也希望控制器在保证闭环系统稳定的同时，在要求的性能指标下是最优的。因此，关于大规模系统的最优控制得到了人们的关注。同时，在控制器设计过程中，系统暂态响应也是一项重要的评价指标。因此，预设性能控制也得到了广泛的研究。虽然，已有学者对大规模系统的预设性能最优控制问题进行研究。但由于最优控制方法的局限性，也即是性能指标在有限或无限时间域内应为有界值，我们一般在被控系统零平衡点处设计控制器。然而，实际中很多系统并不满足此条件，...
【技术保护点】
1.一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1.建立大规模系统的数学模型；/n步骤2.把含有约束的跟踪误差转化为没有约束的误差；/n步骤3.利用转换后的误差设计性能指标并利用自适应动态规划技术设计最优跟踪控制器；/n步骤4.利用互联倒立摆系统仿真验证所提方法的有效性。/n
【技术特征摘要】
1.一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.建立大规模系统的数学模型；
步骤2.把含有约束的跟踪误差转化为没有约束的误差；
步骤3.利用转换后的误差设计性能指标并利用自适应动态规划技术设计最优跟踪控制器；
步骤4.利用互联倒立摆系统仿真验证所提方法的有效性。
2.根据权利要求1所述的一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
考虑子系统如下的互联大规模系统
其中i＝1，2，…，N表示第i个子系统，xi，1和xi，2代表子系统的两个状态变量，和代表子系统的非线性函数，代表系统的互联项，ui代表子系统的控制输入，yi代表子系统的输出，为系统的状态向量；令yi，r代表系统的输出参考信号。
3.根据权利要求2所述的一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：定义系统的跟踪误差为
其中为参考信号yi，r的导数，假设跟踪误差受到以下约束
其中
其中ki，1，ki，2，和是与约束有关的正常数，ρi，1和ρi，2是性能函数，表示如下
li，1，li，2为正常数，接下来为了方便控制器设计，把形如公式(3)的含有约束的误差ei，1，ei，2转换为不含约束的误差zi，1，zi，2：
定义
则
因此，得到
对以上两个变量求导，得
定义
所以
4.根据权利要求3所述的一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：定义一个新的变量如下
Ei＝λizi，1+zi，2(114)
式(12)的导数为
定义性能指标为
其中qi和ri为正常数；根据公式(14)，得义哈密顿方程如下
其中为性能指标函数对变量Ei的偏导数；
定义最优性能指标为
把公式(1)，(11)，(13)，(16)带入到公式(15)得最优控制器如下
其中
Ai，1＝ri
由于最优性能指标未知，不能利用公式(17)直接获得最优控制器，我们引入神经网络学习算法来逼近最优控制器；首先设计一个神经网络逼近性能指标
其中，Wi是最优权值向量，hi是基函数向量，oi(Ei)为神经网络的逼近误差，对上式关于Ei求偏导得
把公式(19)带入公式(15)，并根据公式(1)，(2)，(11)，(12)和(13)得
令表示权值的估计向量，并把它代入到公式(15)得
公式(20)减去公式(21)，并定义得
定义代价函数为
则神经网络权值的更新率可以设计为
其中为正常数，因此，最优控制器的近似表达如下
5.一种考虑跟踪误差约束的最优跟踪控制系统，其特征在于，包括：
数学模型建立模块，建立大规模系统的数学模型；
跟踪误差转换模块，把含有约束的跟踪误差转化为没有约束的误差；
最优跟踪控制器设计模块，利用转换后的误差设计性...
【专利技术属性】
技术研发人员：王桐，王雨佳，邱剑彬，纪文强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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