买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：海南大学

摘要：本发明属于自动化技术与现代控制领域，公开了一种基于混杂切换正系统建模的混杂水务系统控制方法，包含如下步骤：步骤1、建立混杂水务系统的混杂切换正系统状态空间模型；步骤2、构建混杂水务系统的混杂控制器；步骤3、设计混杂水务控制系统平稳运行的条件；步骤4、验证混杂水务系统的正性；步骤5、验证混杂水务控制系统的稳定性。利用混杂切换正系统建立混杂水务控制系统的状态空间模型。本发明分别设计了连续时间和离散时间下的状态反馈控制器，保证在子系统连续时间和离散时间之间的切换下，系统仍能平稳地运行。混杂控制方法能提高水务系统资源利用率，优化了系统性能。保证了水务系统的控制效益。

主权项：1.一种基于混杂切换正系统建模的混杂水务控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立混杂水务控制系统的混杂切换正系统状态空间模型和离散时间子系统的状态空间模型；步骤1.1：建立混杂水务控制系统连续时间子系统的状态空间模型： yct＝Ccσtxt+Fcσtωct,t∈[tc,tc+1,和离散时间子系统的状态空间模型：xt+1＝Adσtxt+Bdσtudσtt+Edσtωdt,t∈[tk,tk+1,ydt＝Cdσtxt+Fdσtωdt,t∈[tk,tk+1,其中，xtc和uct和ωct和yct和分别为混杂水务控制系统连续时间和离散时间下的系统状态，控制输入，扰动输入和传感器的可测输出；假设所有离散时间子系统的采样周期为函数σtc和σtd分别表示连续时间和离散时间子系统的切换信号，其取值都在有限集合S＝{1,2,...,N},N∈N+内；定义第i个连续时间子系统被激活时σtc＝i，第j个离散时间子系统被激活时σtd＝j，假定连续时间子系统中Aci是Metzler矩阵，离散时间子系统中步骤2、构建混杂水务控制系统的混杂控制器；混杂控制器其构建形式如下： 其中，Kci和Kdi分别是连续时间子系统和离散时间子系统的控制器增益矩阵；步骤3、设计混杂水务控制系统平稳运行的条件；设计混杂水务控制系统平稳运行的条件如下：设计常数μc＞0，0＜μd＜1，λ＞1，δ＞0，γc＞0，γd＞0，向量使得 对任意i,j∈S,i≠j和ι＝1,...,r成立，那么，在步骤2中的混杂控制器下，步骤1中的混杂水务控制系统是正的和具有混杂L1×l1增益性能的稳定性，混杂控制增益矩阵的具体形式设计为 并且混杂平均驻留时间切换条件满足 其中，1r表示元素全部为1的r维列向量，表示第ι个元素为1，其余元素均为0的r维列向量，符号表示向量或矩阵的转置；步骤4、验证混杂水务控制系统的正性；步骤4.1：验证连续时间子系统的正性；步骤4.2：验证离散时间子系统的正性；步骤4.1：验证连续时间子系统的正性：使用步骤2中的连续时间子系统控制器，得出 由于和因此利用步骤3中的正性约束条件，有 结合步骤3中连续时间控制器增益矩阵Kci的具体形式，得出因此，Aci+BciKci是Metzler矩阵，由于对于任何非负初始条件，步骤1中的连续时间子系统是正的；步骤4.2：验证离散时间子系统的正性：使用步骤2中的离散时间子系统控制器，得出 由于和可以得出结合步骤3中的正性约束条件，得出 结合步骤3中连续时间控制器增益矩阵Kdi的具体形式，得出由于对于任何非负初始条件，步骤1中的离散时间子系统是正的；步骤5、验证混杂水务控制系统的稳定性；步骤5.1：选择线性余正李雅普诺夫函数；步骤5.2：验证离散时间子系统在区间[t′m,t]内是激活的；步骤5.3：验证两类情况来分析混杂水务控制系统的混杂L1×l1增益性能;所述步骤5.1：选择线性余正李雅普诺夫函数为 定义ΓVσtxt表示在对应的切换时间间隔内的连续时间李雅普诺夫函数的导数和离散时间李雅普诺夫函数的正向差ΔVdσtxt，那么 结合步骤3中的稳定性约束条件，得出 以及 所述步骤5.2：首先，验证离散时间子系统在区间[t′m,t]内是激活的，显然，在区间[t′m,t]中可能存在多个离散时间子系统，由步骤3中的李雅普诺夫函数切换条件可知 其中，Ξdt＝‖ydt‖1-γd‖ωdt‖1；在t∈[t′m-1,t′m]时，连续时间子系统是激活的，因此，在t∈[t′m-1,t′m]也可能存在多个子系统，结合上式与由步骤3中的李雅普诺夫函数切换条件，得出 其中，Ξct＝‖yct‖1-γc‖ωct‖1；步骤5.3：接下来，通过验证两类情况来分析混杂水务控制系统的混杂L1×l1增益性能；所述步骤5.3包括如下具体步骤：步骤5.3.1：情况1：验证离散时间子系统在t∈[t0,t′1]内激活，在这种情况下，混杂系统在连续时间子系统和离散时间子系统之间的切换次数是偶数，即m是偶数，根据步骤5.2，得出 那么同样地，可以得出 步骤5.3.2：重复步骤5.3.1中的递归切换，得出 将上述不等式中两边同时乘以得出 步骤5.3.3：根据平均驻留时间切换定义，得出 步骤5.3.4：由于那么 当初始条件x0＝0时，Vx0＝0成立，因此，得出 当t→∞时，上述不等式变为： 因此 由于任意两个连续切换时间的间隔都是有限的，并且扰动ωd·属于l1空间，即因此，得出 步骤5.3.5：情况2：假设连续时间子系统在t∈[t0,t′1]内激活，则m是奇数，由步骤5.2，得出 将步骤上述不等式中两边同时乘以得出 结合步骤5.3.3，得出 对于x0＝0时，Vx0＝0，得出 当t→∞时，上述不等式变为： 与情况1类似地得出 如果最后一个模态是连续时间子系统，依据最后一个模态是离散时间的情况1和情况2，同样可以得出类似的结论；步骤5.3.6：得出混杂水务控制系统具有性能指标为γc和γd的混杂L1×l1增益稳定性。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 海南大学 一种基于混杂切换正系统建模的混杂水务系统控制方法