基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法技术

本申请属于自动化控制技术领域，公开了一种基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，在给到目标输出量、输入幅值约束和输入速率约束的条件下，采用了全形式动态线性化方法进行控制，并采用离散性扩展状态观测器对外部干扰进行估计，采用基于积分滑模函数的输入补偿器来对输入进行补偿，相比于传统的紧凑型和局部型动态线性化方法更多地保留了前序时刻输入和输出信息，这将为控制过程提供更多的有用信息，提高系统性能；通过输入受限补偿器来抑制输入受限对系统性能的影响，可有效消除跟踪误差稳态的偏移误差，通过引入积分滑模函数，其中所含有的参数能更好地抑制扰动，增强系统的稳定性。增强系统的稳定性。增强系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法


[0001]本申请涉及自动化控制
，具体而言，涉及一种基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法。

技术介绍

[0002]由于基于模型的控制（MBC）方法在使用时需要对被控对象建立精确的数学模型，而对于很多实际的复杂对象，通常难以建立精确的数学模型或者模型过于复杂，这导致了MBC方法在现实中的使用受到限制。相对于MBC方法，MFAC(无模型自适应控制)方法无需建立被控对象的精确的数学模型，具有更加良好的应用前景。
[0003]目前，绝大多数关于 MFAC方法都是基于紧凑形式动态线性化 （CFDL）和部分形式动态线性化（PFDL），针对带有外部扰动和输入约束的离散非线性系统，现有的紧凑型和局部型动态线性化方法在消除跟踪误差稳态的偏移误差和抑制扰动方面的性能较差。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，可有效抑制干扰扰动和消除跟踪误差稳态的偏移误差。
[0005]本申请提供了一种基于全形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，用于对具有外部扰动和输入约束的离散非线性系统进行控制，所述输入约束包括输入幅值约束和输入速率约束，其特征在于，包括循环执行的步骤：A1.获取历史输入输出数据；所述历史输入输出数据包括当前时刻之前的第一预设数量的系统输出数据和当前时刻之前的第二预设数量的系统输入数据；A2.根据所述历史输入输出数据和上一时刻计算得到的当前时刻的输入控制项获取当前时刻的输入数据和当前时刻的输出数据；A3.根据所述历史输入输出数据、上一时刻计算得到的当前时刻的跟踪误差估算值和上一时刻的线性时变参数矩阵，采用自适应算法计算当前时刻的线性时变参数矩阵；A4.根据上一时刻计算得到的当前时刻的补偿值、当前时刻的目标输出量和所述当前时刻的输出数据计算包含补偿量的当前时刻的受约束跟踪误差，把所述当前时刻的受约束跟踪误差换算为当前时刻的无约束变量值，并计算当前时刻的积分滑模函数值；A5.采用输入受限补偿器计算下一时刻的补偿值；A6.采用离散性扩展状态观测器估计当前时刻的非线性时变项数据，并计算下一时刻的跟踪误差估算值；A7.根据所述当前时刻的输入数据、所述当前时刻的线性时变参数矩阵、下一时刻的目标输出量、所述当前时刻的输出数据、所述上一时刻计算得到的当前时刻的补偿值和所述当前时刻的积分滑模函数值计算下一时刻的输入控制项。2.根据权利要求1所述的基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，其特征在于，步骤A2包括：根据以下公式计算当前时刻的输入数据：；其中，为所述当前时刻的输入数据，为上一时刻的输入数据，为所述上一时刻计算得到的当前时刻的输入控制项，为采样周期，、分别为所述输入速率约束的下界和上界，、分别为所述输入幅值约束的下界和上界；其中，为饱和函数，且该饱和函数满足：；其中，、、分别是所述饱和函数的输入项；把所述当前时刻的输入数据输入所述离散非线性系统并获取所述当前时刻的输出数据。3.根据权利要求2所述的基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，其特征在于，步骤A3包括：根据以下公式计算当前时刻的线性时变参数矩阵：
；其中，为所述当前时刻的线性时变参数矩阵，为所述上一时刻的线性时变参数矩阵，为所述上一时刻计算得到的当前时刻的跟踪误差估算值，、均为非负常量；其中，为相邻两个时刻的输入输出数据矩阵之间的偏差矩阵，其满足：为相邻两个时刻的输入输出数据矩阵之间的偏差矩阵，其满足：为相邻两个时刻的输入输出数据矩阵之间的偏差矩阵，其满足：其中，为当前时刻的偏差矩阵，为当前时刻的输入输出数据矩阵，为上一时刻的输入输出数据矩阵，为当前时刻的输出数据，为上一时刻的输出数据，为所述第一预设数量，为当前时刻算起的倒数第个时刻的输出数据，为上一时刻算起的倒数第个时刻的输出数据，为当前时刻的输入数据，为所述第二预设数量，为当前时刻算起的倒数第个时刻的输入数据，为上一时刻算起的倒数第个时刻的输入数据；其中，为上一时刻的偏差矩阵；满足：；其中，为中的第i个线性参数。4.根据权利要求3所述的基于全形式动态线性化的数据驱动积分滑模约束控制方法，其特征在于，步骤A4包括：根据以下公式计算所述当前时刻的受约束跟踪误差：；其中，为所述当前时刻的受约束跟踪误差，为所述当前时刻的目标输出量，为所述当前时刻的输出数据，为所述上一时刻计算得到的当前时刻的补偿值；所述受约束跟踪误差位于包含预设函数和收敛函数的收敛域内，所述收敛域为：；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄秀韦，董志岩，李志建，邓涛，古家威，陈海龙，霍震，何昊名，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：