欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2022101425249
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-06-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种污水处理系统的自适应事件触发分布式控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、建立污水处理控制系统的正切换系统状态空间模型;

步骤1.1:建立污水处理控制系统的状态空间模型:x(k+1)=Aσ(k)x(k)+Bσ(k)u(k)+Dσ(k)ω(k),其中,分别为污水处理系统的系统状态,控制输入,输入扰动和第s个传感器节点的可测输入;函数σ(k)代表切换律,并从有限集合S={1,2,...,J},J∈N+中取值;假定Aσ(k)≥0,当时,定义系统矩阵为Ai,Bi,Di,步骤2、建立污水处理控制系统的自适应触发机制;

步骤2.1:定义事件生成器的采样误差为:其中,ys(kl)是事件生成器在事件触发时刻kl,l∈N时的输出信号;

步骤2.2:输出将根据以下自适应事件触发条件释放:其中,β>0,θ>0且当初始条件η(k0)=η0和时,η(k)是一个内部动态变量,满足:步骤3、构建具有系统状态观察器的动态输出反馈控制器;

其中,是观测器状态,Gi和Li是观测器增益矩阵,Ki代表控制器增益矩阵,定义误差为:步骤4、构建污水处理系统的闭环系统;

定义那么在步骤3中的动态输出反馈控制器下,步骤1的污水处理控制系统的闭环系统表示为:其中,

步骤5、设计污水处理控制系统平稳运行的条件;

设计常数ει>0,ι=1,2,3,ε3<ε2,θ>0,γ>0,λ>1,0≤β<1,0<μ<μ<1,和向量使得对任意和成立,其中,qiι,ι=1,2,...,n,qi是的第个元素,那么,正常切换的情况下,在平均驻留时间切换条件下,步骤3中的观测器是正的且污水处理控制系统是正的、稳定的,其中控制器增益矩阵为存在切换故障时,在平均驻留时间切换条件下,步骤3中的观测器是正的且污水处理控制系统是正的、稳定的,其中故障控制器增益矩阵为:步骤6、正常切换情况下污水处理控制系统的正性验证;

步骤7、切换故障情况下污水处理控制系统的正性验证;

步骤8、正常切换情况下污水处理控制系统的稳定性的验证;

步骤9、切换故障情况下污水处理控制系统的稳定性的验证。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统的自适应事件触发分布式控制方法,其特征在于,所述步骤6的正性验证过程如下:步骤6.1:给定任意初始状态x(k0)≥0和输出结合步骤2中的自适应事件触发条件,有推出:

因此,步骤3的动态输出反馈控制器和步骤4中的闭环系统分别满足和其中,步骤6.2:由于和利用步骤5中的条件推导出和因此,-BiKi≥0;

步骤6.3:结合步骤5中的第二个条件:步骤6.4:利用步骤5中的第五个条件有结合步骤5中的第三个条件:步骤6.5:根据步骤5中的第四个条件:步骤6.6:利用步骤5中的控制器增益矩阵推导出由步骤5提出的污水处理系统平稳运行的条件可知,从而得到和对于x(k0)≥0,和ω(k0)≥0,有和使用递归推导得到且即,动态输出反馈控制器和步骤4中的污水处理系统的闭环系统是正的。

3.根据权利要求2所述的污水处理系统的自适应事件触发分布式控制方法,其特征在于,所述步骤7的正性验证过程如下:步骤7.1:平均驻留时间切换条件表示切换发生故障,当切换发生故障时,步骤5中提出了故障控制器增益矩阵,ε3<ε2,因此,将故障控制器增益矩阵代入步骤5中的第二个条件有:步骤7.2:这表示:

步骤7.3:将故障控制器增益矩阵代入到步骤5中的第三个条件有:利用故障控制器增益矩阵给出Ai+BiKfi≥0,因此得到利用步骤6中相同的方法,得到动态输出反馈控制器和步骤4中的污水处理系统的闭环系统是正的;

根据步骤6和步骤7,污水处理控制系统在切换正常和切换故障情况下均是正的,因此污水处理控制系统的正性得到证明。

4.根据权利要求3所述的污水处理系统的自适应事件触发分布式控制方法,其特征在于,所述步骤8的稳定性的验证过程如下:步骤8.1:选择线性余正李雅普诺夫函数为:其中,

步骤8.2:考虑ω(k)=0,那么:

其中,利用步骤5中的增益矩阵有:

利用步骤5中的增益矩阵有

由步骤5中的条件和增益矩阵可得:

接着结合步骤5中的条件和上式(1),推导出ΔVi(k)≤(μ-1)Vi(k),这表示Vi(k)≤μVi(k-1);因此,对于切换瞬间得到其中根据步骤5中的条件:从而,上述不等式进一步转换成:

这表示其中和分别是vi的最小元素和最大元素,利用平均驻留时间切换条件,因此,污水处理系统是指数稳定的;

步骤8.3:考虑ω(k)≠0,

其中,

定义Ξ(k)=γ‖ω(k)‖1-‖e(k)‖1,由步骤8.1中线性余正李雅普诺夫函数,不等式推导为:利用步骤5中的条件,可得:

将上式代入不等式中,有Vi(k)≤μVi(k-1)+Ξ(k-1),利用步骤8.2中相似的方法给出进而,步骤1中的污水处理系统是增益稳定,性能为γ。

5.根据权利要求4所述的污水处理系统的自适应事件触发分布式控制方法,其特征在于,所述步骤9的稳定性的验证过程如下:步骤9.1:将步骤5中的故障控制器增益矩阵代入条件中,因此,在步骤5中的条件和故障控制器增益矩阵下,得出存在实数μ,0<μ<μ,使得:进而,可以获得Vi(k)≤μVi(k-1);利用步骤8.1中的李雅普诺夫函数,得到其中和分别是vi的最小元素和最大元素,从平均驻留时间切换条件,这表示污水处理控制系统在切换故障的情况下保持增益稳定;

步骤9.2:结合步骤8和步骤9.1,得出污水处理控制系统是稳定的。