【技术实现步骤摘要】
本申请涉及直流他励电机系统的辨识与控制器设计，特别涉及一种基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法。
技术介绍
1、直流他励电机系统具有优良的启动性能以及较好的调速性能，它基本是目前使用最为广泛的一类电路系统。但在实际应用中若存在较大的电流冲击，电机以及有关供电系统都会受到巨大影响，进而产生不良后果。因此，电流值控制对直流他励电机启动阶段的安全与正常运行具有重要的现实意义。
2、采样控制是一种离散控制方法，其可以提高系统的控制精度和抗干扰能力，也有利于提高控制器的利用率和通用性。由于采样控制只在数据采样时刻更新控制信号，因而与传统的连续控制相比，其减少了信息的传输量并提高了控制效率。目前，采样控制的理论已经相当成熟并且已经广泛地用于线性系统。但是，现存的采样控制机制还存在结果保守性较大的情况，而时滞分解法可以有效地降低稳定性结果的保守性。此外，若直流他励电机系统模型未知，引入的数据驱动方法能够以较高精度辨识出系统模型。因此，设计一种基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法具有很强的理论和实际意义。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，将基于时滞分解的采样控制机制应用于直流他励电机系统，以减少信息的传输量，提升控制效率，从而降低系统机械部件的机械损耗。同时，若系统模型未知，利用数据驱动的方法可以实现对系统模型的辨识。
2、本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的，一方面，本申请提供一种基于时滞分解的直流他励电机系统
3、步骤1，构建直流他励电机系统的状态方程；
4、步骤2，利用数据驱动的方法对系统进行辨识，获得直流他励电机系统状态方程中的参数；
5、步骤3，基于时滞分解法设计采样控制器构成闭环系统
6、步骤4：设计状态反馈增益矩阵k，取系统状态x(t)，采样器以δk的间隔进行采样得到采样数据x(tk)；接着，由控制器处理采样数据得到控制信号u(tk)；最后，由零阶保持器获得连续的控制信号u(t)并将其作用于直流他励电机系统使电机系统状态渐近稳定。
7、进一步的，步骤1包括：
8、直流他励电机系统的电枢回路的电压方程为：
9、
10、动力学方程为：
11、
12、电磁感应关系为：
13、e＝kbω
14、式中ka，kb为转矩常数和反电动势常数；
15、令x1＝i，x2＝ω为系统状态变量，则有：
16、
17、
18、整理可得系统的状态方程为：
19、
20、其中，
21、进一步的，步骤2包括：
22、首先，通过欧拉离散化方法将上述连续系统转换成离散系统；接着，采用开环数据驱动方法来辨识离散系统；最后，通过欧拉离散化的逆过程实现对上述连续线性系统的辨识；
23、欧拉离散化后系统方程为：
24、
25、其中，δ为欧拉离散化步长；
26、开环数据驱动方法辨识出的结果如下：
27、
28、其中，u0，1，t＝[u(0) u(1) … u(t-1)]是随机输入序列矩阵，x0，t＝[x(0) x(1) …x(t-1)]和x1，t＝[x(1) x(2) … x(t)]是系统状态响应序列矩阵；
29、再分别根据即可完成对直流他励电机系统的辨识，得到辨识后系统如下：
30、
31、其中，是辨识出的矩阵。。
32、进一步的，步骤3，基于时滞分解法设计采样控制器构成闭环系统包括：
33、控制器设计如下：
34、u(t)＝kx(tk)，tk≤t＜tk+1
35、其中，tk是采样时刻，x(tk)是采样数据，tk满足：
36、0＝t0＜t1＜…＜tk＜limk→∞tk＝+∞
37、δk＝tk+1-tk≤h，
38、其中，h是最大采样周期，
39、采样时刻重写如下：
40、tk＝t-(t-tk)：＝t-τ(t)
41、其中，τ(t)是时变时滞，满足：
42、0≤τ(t)＜h，
43、用正整数n将τ(t)分成若干分量，每个分量的长度用g(t)表示，即于是，g(t)满足：
44、0≤g(t)＜g，
45、其中，都是正常数，
46、于是，采样反馈控制律可写成：
47、u(t)＝kx(t-τ(t))，
48、得到如下直流他励电机闭环系统：
49、
50、其中，是辨识出的系统矩阵。
51、步骤4，状态反馈增益矩阵k设计为其中对称正定矩阵和矩阵通过求解下述线性矩阵不等式得到：
52、
53、
54、式中，和是对称矩阵，均为常规矩阵，
55、另一方面，本申请提供一种介质，所述介质中存储计算机程序，所述计算机程序被计算机调用时执行如上述任意一项方案所述的方法。
56、综上所述，本申请的有益效果有：将基于时滞分解的采样控制机制应用于直流他励电机系统，以减少信息的传输量，提升控制效率，从而降低系统机械部件的机械损耗。同时，若系统模型未知，利用数据驱动的方法可以实现对系统模型的辨识。基于时滞分解的直流他励电机系统设计步骤如下：首先用数据驱动的方法辨识出直流他励电机系统的模型，然后基于时滞分解的方法，设计采样控制机制。
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1.一种基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤1包括：
3.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤3，基于时滞分解法设计采样控制器构成闭环系统包括：
5.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤4，状态反馈增益矩阵K设计为其中对称正定矩阵和矩阵通过求解下述线性矩阵不等式得到：
6.一种介质，其特征在于，所述介质中存储计算机程序，所述计算机程序被计算机调用时执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤1包括：
3.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的基于时滞分解的直流他励电机系统数据驱动方法，其特...
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