多模态RLC电路系统切换模型的构建方法及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种多模态RLC电路系统切换模型的构建方法及设备，属于自动控制技术领域。所述方法包括：建立多模态RLC电路系统的马尔可夫系统模型；利用隐马尔可夫原理建立所述多模态RLC电路系统的异步无扰切换控制器；根据所述马尔可夫切换模型以及所述异步无扰切换控制器，获得闭环多模态RLC电路系统的切换模型；根据无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，获得所述闭环多模态RLC电路系统的目标切换模型。本发明专利技术公开的方案能够解决多模态RLC电路系统在系统模态和控制器模态异步时的异步无扰切换有限时间控制问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
多模态RLC电路系统切换模型的构建方法及设备


[0001]本专利技术涉及自动控制
，特别涉及一种多模态RLC电路系统切换模型的构建方法、装置、设备和计算机可读介质。

技术介绍

[0002]在多模态RLC电路系统中，由于外部环境和系统组件失效等引起的突变严重影响了多模态RLC电路系统的稳定性，尤其在有限时间内的暂态性能是影响系统稳定性的主要因素。通常假设设计的控制器与原多模态RLC电路系统一直是同步的，这意味着系统模式是实时可测的，然而获得足够的模态信息需要付出很大的代价，由于存在随机切换等突发变化，同步运行的可能性很小。因此需要开发异步切换控制器来解决多模态RLC电路系统的有限时间控制问题。然而，异步切换控制器与普通控制器不同，不仅依赖于当前模式还依赖于前一模式，由于切换引起的不连续性，不同控制器之间的切换可能会导致不期望的控制颠簸，进而影响切换模型的稳定性。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题，本专利技术实施例提供了一种多模态RLC电路系统切换模型的构建方法、装置、设备和计算机可读介质。
[0004]所述技术方案如下：
[0005]第一方面，提供了一种多模态RLC电路系统切换模型的构建方法，所述方法包括：
[0006]建立多模态RLC电路系统的马尔可夫系统模型；
[0007]利用隐马尔可夫原理建立所述多模态RLC电路系统的异步无扰切换控制器；
[0008]根据所述马尔可夫切换模型以及所述异步无扰切换控制器，获得闭环多模态RLC电路系统的切换模型；
[0009]根据无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，获得所述闭环多模态RLC电路系统的目标切换模型。
[0010]进一步地，所述马尔可夫系统模型，包括：
[0011][0012]其中，x(t)，u(t)和z(t)分别表示系统状态，控制输入和系统输出，
[0013]r(t)，t≥0表示一个在正整数集中取值的马尔可夫过程，系统各模态之间的切换由r(t)来决定，
[0014]w(t)表示外界干扰，且满足d是一个正常数，T
f
是系统运行时间常数，上标T表示向量或矩阵的转置，
[0015]矩阵A
r(t)
、B
r(t)
、D
r(t)
、G
r(t)
和F
r(t)
是与r(t)相关的具有适当维数的矩阵，
[0016]x(t0)＝x0，r(t0)＝r0和t0＝0分别表示初始系统状态、初始系统模态和初始时刻。
[0017]进一步地，所述多模态RLC电路系统由t时刻的模态i到t+Δq时刻的模态j的所述转移概率矩阵，包括：
[0018][0019]其中，o(Δq)是Δq的高阶无穷小量，
[0020]η
ij
是转移概率矩阵的第i行第j列元素，对于有η
ij
≥0，并且满足
[0021]进一步地，所述异步无扰切换控制器，包括：
[0022]u(t)＝K
ψ(t)
x(t)，
[0023]其中，K
ψ(t)
是待设计的控制增益，
[0024]ψ(t)是一个在正整数集中取值的隐马尔可夫过程，并满足所述转移概率矩阵是矩阵Φ的第i行第s列元素，转移概率为：其中并且
[0025]进一步地，所述无扰切换条件包括：所述马尔可夫系统模型对应的条件以及所述异步无扰切换控制器对应的条件。
[0026]进一步地，所述马尔可夫系统模型对应的条件，包括：
[0027]对于给定的时间常数T
f
，选取正常数q1，q2和正定矩阵H
r(t)
满足
[0028][0029]使得所述马尔可夫系统模型关于(q1,q2,H
r(t)
,T
f
,d)是有限时间有界的；
[0030]以及
[0031]在零初始条件下，所述马尔可夫系统模型的系统输出z(t)和外界干扰w(t)满足：
[0032][0033]其中，是H
∞
性能指标，是随机过程的数学期望；
[0034]所述异步无扰切换控制器对应的条件，包括：
[0035]||K
*
x(t)
‑
K
ψ(t)
x(t)||2＜ρ||x(t)||2，
[0036]其中，K
*
是一个参考控制器增益，ρ是无扰切换约束指标，||
·
||2是向量
·
的2范数。
[0037]进一步地，所述根据无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，包括：选取Lyapunov函数，根据所述无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，所述Lyapunov函数包括：
[0038]V(x(t),i)＝x
T
(t)P
i
x(t)，
[0039]其中，V(x(t),i)是Lyapunov函数，x(t)是系统状态，P
i
是一个常数矩阵，i是系统
模态。
[0040]第二方面，提供了一种多模态RLC电路系统切换模型的构建装置，所述装置包括：
[0041]模型建立模块，用于建立多模态RLC电路系统的马尔可夫系统模型；
[0042]控制器构建模块，用于利用隐马尔可夫原理建立所述多模态RLC电路系统的异步无扰切换控制器；
[0043]切换模型获取模块，用于根据所述马尔可夫切换模型以及所述异步无扰切换控制器，获得闭环多模态RLC电路系统的切换模型；
[0044]目标切换模型获取模块，用于根据无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，获得所述闭环多模态RLC电路系统的目标切换模型。
[0045]进一步地，模型建立模块，建立的所述马尔可夫系统模型，包括：
[0046][0047]其中，x(t)，u(t)和z(t)分别表示系统状态，控制输入和系统输出，
[0048]r(t)，t≥0表示一个在正整数集中取值的马尔可夫过程，系统各模态之间的切换由r(t)来决定，
[0049]w(t)表示外界干扰，且满足d是一个正常数，T
f
是系统运行时间常数，上标T表示向量或矩阵的转置，
[0050]矩阵A
r(t)
、B
r(t)
、D
r(t)
、G
r(t)
和F
r(t)
是与r(t)相关的具有适当维数的矩阵，
[0051]x(t0)＝x0，r(t0)＝r0和t0＝0分别表示初始系统状态、初始系统模态和初始时刻。
[0052]进一步地，模型建立模块，还用于建立所述多模态RLC电路系统由t时刻的模态i到t+Δq时刻的模态j的所述转移概本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态RLC电路系统切换模型的构建方法，其特征在于，包括：建立多模态RLC电路系统的马尔可夫系统模型；利用隐马尔可夫原理建立所述多模态RLC电路系统的异步无扰切换控制器；根据所述马尔可夫切换模型以及所述异步无扰切换控制器，获得闭环多模态RLC电路系统的切换模型；根据无扰切换条件，计算所述切换模型的异步无扰切换控制器增益，获得所述闭环多模态RLC电路系统的目标切换模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述马尔可夫系统模型，包括：其中，x(t)，u(t)和z(t)分别表示系统状态，控制输入和系统输出，r(t)，t≥0表示一个在正整数集中取值的马尔可夫过程，系统各模态之间的切换由r(t)来决定，w(t)表示外界干扰，且满足d是一个正常数，T
f
是系统运行时间常数，上标T表示向量或矩阵的转置，矩阵A
r(t)
、B
r(t)
、D
r(t)
、G
r(t)
和F
r(t)
是与r(t)相关的具有适当维数的矩阵，x(t0)＝x0，r(t0)＝r0和t0＝0分别表示初始系统状态、初始系统模态和初始时刻。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多模态RLC电路系统由t时刻的模态i到t+Δq时刻的模态j的所述转移概率矩阵，包括：其中，Δq＞0，o(Δq)是Δq的高阶无穷小量，η
ij
是转移概率矩阵的第i行第j列元素，对于有η
ij
≥0，并且满足4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述异步无扰切换控制器，包括：u(t)＝K
ψ(t)
x(t)，其中，K
ψ(t)
是待设计的控制增益，ψ(t)是一个在正整数集中取值的隐马尔可夫过程，并满足所述转移概率矩阵率矩阵是矩阵Φ的第i行第s列元素，转移概率为：其中并且5.如权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其特征在于，所述无扰切换条件包括：所述马尔可夫系统模型对应的条件以及所述异步无扰切换控制器对应的条件。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述马尔可夫系统模型对应的条件，包括：对于给定的时间常数T
f
，选取正...

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