基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法、装置及存储介质，根据二阶欠阻尼控制系统的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。本发明专利技术得到更适合于用户的控制器系数；能够对控制器系数阻尼比和自然频率进行优化提升，得出更适合于用户的控制器系数。得出更适合于用户的控制器系数。得出更适合于用户的控制器系数。

【技术实现步骤摘要】
基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术属于机械控制
，具体涉及基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法。

技术介绍

[0002]实际控制
，面对复杂的高阶系统，一般将其分解为若干个一阶惯性环节和二阶振荡环节的叠加。
[0003]在自动控制中，欠阻尼二阶系统指阻尼比大于0小于1的二阶系统。二阶线性系统简称二阶系统，包含有两个独立的状态变量的动态系统，可分为二阶线性负反馈系统和二阶线性正反馈系统。在控制工程实践中，二阶控制系统十分常见，例如，电枢控制的直流电动机，RLC网络和弹簧
‑
质量
‑
阻尼器组成的机械位移系统等。此外，许多高阶系统在一定条件下，常常近似地作为二阶控制系统来研究。因此，优化二阶控制系统，对控制系统的性能优化具有重要作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在优化二阶控制方法，提供基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，从而提升整体控制的性能。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]提供一种基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，包括：
[0007]根据二阶欠阻尼控制的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；
[0008]针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；
[0009]求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；r/>[0010]利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。
[0011]进一步地，所述二阶欠阻尼控制模型表示如下：
[0012]minJ＝w1×
t
s
+w2×
t
r
+w3×
δ+w4×
σ+w5×
(ψ
‑
0.9)2[0013][0014]其中，t
s
为调升时间；t
r
为上升时间；δ为振荡指数；σ为超调量；ψ为衰减率；ζ为阻尼比；w
n
自然频率；w1、w2、w3、w4、w5分别为调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数。
[0015]进一步地，针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，包括：
[0016]选定专家组；专家组中各专家根据调升时间、上升时间、振荡指数、超调量和衰减率的相对重要性关系进行两两对比并打分，根据打分情况构建各自的判断矩阵；
[0017]分别对判断矩阵的一致性比率值进行计算；
[0018]若一致性比率值大于等于设定阈值，各专家重新构建判断矩阵；若一致性比率值小于设定阈值，根据各判断矩阵求解获得各专家给出的各个系数；
[0019]确定各专家的权重；
[0020]根据各专家给出的各系数以及各专家的权重最终确定各系数。
[0021]再进一步地，根据各判断矩阵求解各专家给出的各个系数，包括：
[0022]根据判断矩阵计算各系数优先级大小，计算公式为：
[0023][0024]其中，为第k个专家的判断矩阵中第i个系数和第j个系数相对重要性；n为系数个数，为第k个专家对第i个系数给出的优先级大小；
[0025]基于第k个专家对第i个系数给出的优先级大小计算得到第k个专家给出的第个i系数
[0026][0027]其中为第k个专家对第s个系数给出的优先级大小；为第k个专家对第j个系数给出的优先级大小，为第k个专家的判断矩阵中第s个系数和第j个系数相对重要性。
[0028]再进一步地，确定各专家的权重，包括：
[0029]对各个专家的权重进行标准化处理；n个系数，K个专家构成的标准值矩阵为：
[0030][0031]对原始专家权重矩阵X实施标准化处理得：
[0032]Y＝(y
ik
)
n
×
K
，
[0033]y
ik
为第i个系数对第k个专家的标准值大小；
[0034]计算各专家的熵，计算公式为：
[0035][0036]其中，H
k
为第k个专家的熵，
[0037]计算各专家的权重，计算方法为：
[0038][0039]其中，b
k
为第k个专家的权重。
[0040]再进一步地，根据各专家给出的各系数以及各专家的权重最终确定各系数，表达式如下：
[0041][0042]其中s
i
表示第i个系数，b
k
为第k个专家的权重，第k个专家给出的第个i系数
[0043]再进一步地，求解获得各专家给出的各个系数之后，进行一致性检验，一致性检验合格后再进行后续步骤，所述一致性检验方法包括：
[0044]根据第k个专家给出的第个i系数进行从低到高的排序，根据排序确定从第一个专家到第K个专家各自的秩次等级；
[0045]计算肯德尔协调系数KCC，肯德尔协调系数KCC大于等于设定一致性阈值，则一致性检验合格；肯德尔协调系数KCC的表达式如下：
[0046][0047]其中K为专家总数，R
j
为所有专家对第j个系数的秩次等级之和，n为系数个数，t
k
为专家k的秩次等级数值相同的数目。
[0048]再进一步地，一致性比率值的计算表达式如下：
[0049][0050]其中，CR
k
为第k个专家判断矩阵的一致性比率值，λ
kmax
为第k个专家判断矩阵的最大特征值；n为系数个数。
[0051]第二方面，本专利技术提供了基于系数优化的二阶欠阻尼控制装置，包括：控制模型建立模块、系统优化模块和模型求解模块；
[0052]所述控制模型建立模块，用于根据二阶欠阻尼控制的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；
[0053]所述系统优化模块，用于针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；
[0054]所述模型求解模块，用于求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。
[0055]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任意一种可能的实施方式所提供方法的步骤。
[0056]本专利技术所取得的有益技术效果：
[0057]本专利技术提供一种基于系数优化的控制方法，基于系数优化方法对控制器系数优化提升，可根据控制需要设定相对重要性，专家可以基于相对重要性确定判断矩阵，并基于判断矩阵确定各系数，使系数设定更加合理准确，能够得到更适合于用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，其特征在于，包括：根据二阶欠阻尼控制系统的调升时间、上升时间、振荡指数、超调量以及衰减率构建二阶欠阻尼控制模型；针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，获得优化后的二阶欠阻尼控制模型；求解所述优化的二阶欠阻尼控制模型，获得二阶欠阻尼控制方案；利用二阶欠阻尼控制方案对控制对象进行二阶欠阻尼控制。2.根据权利要求1所述的基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，其特征在于，所述二阶欠阻尼控制模型表示如下：minJ＝w1×
t
s
+w2×
t
r
+w3×
δ+w4×
σ+w5×
(ψ
‑
0.9)2其中，t
s
为调升时间；t
r
为上升时间；δ为振荡指数；σ为超调量；ψ为衰减率；ζ为阻尼比；w
n
自然频率；w1、w2、w3、w4、w5分别为调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数。3.根据权利要求1所述的基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，其特征在于，针对二阶欠阻尼控制模型中调升时间、上升时间、振荡指数、超调量、衰减率的系数进行优化，包括：选定专家组；专家组中各专家根据调升时间、上升时间、振荡指数、超调量和衰减率的相对重要性关系进行两两对比并打分，根据打分情况构建各自的判断矩阵；分别对判断矩阵的一致性比率值进行计算；若一致性比率值大于等于设定阈值，各专家重新构建判断矩阵；若一致性比率值小于设定阈值，根据各判断矩阵求解获得各专家给出的各个系数；确定各专家的权重；根据各专家给出的各系数以及各专家的权重最终确定各系数。4.根据权利要求3所述的基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，其特征在于，根据各判断矩阵求解各专家给出的各个系数，包括：根据判断矩阵计算各系数优先级大小，计算公式为：其中，为第k个专家的判断矩阵中第i个系数和第j个系数相对重要性；n为系数个
数，为第k个专家对第i个系数给出的优先级大小；K为专家总数；基于第k个专家对第i个系数给出的优先级大小计算得到第k个专家给出的第个i系数数其中为第k个专家对第s个系数给出的优先级大小；为第k个专家对第j个系数给出的优先级大小，为第k个专家的判断矩阵中第s个系数和第j个系数相对重要性。5.根据权利要求3所述的基于系数优化的二阶欠阻尼控制方法，其特征在于，确定各专家的权重，包括：对各个专家的权重进行标准化处理；n个系数，K个专家...

【专利技术属性】
技术研发人员：董栓牢，许敬宇，孙崇文，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：