基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法

2023-07-30 06:12:01

基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，包括以下步驟：(1)計算網絡信號的空間位置；(2)利用最小二乘插值估計算法，對網絡信號誤差進行補償；利用插值估計結果替換當前的網絡信號檢測結果;通過運算獲取控制網絡信號的穩定性係數，得到弱非線性網絡信號控制依據；(3)建立弱非線性控制逆模型；(4)建立弱非線性網絡信號控制模型。本發明利用直接逆控制算法進行弱非線性控制系統的控制，可以提高控制網絡信號的信噪比，同時提高了網絡信號的穩定性，從而滿足了網絡信號控制的需求。
【專利說明】基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡信號控制領域，具體涉及一種基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著智能化控制系統的不斷發展和普及，控制系統已經在不同的行業中發揮著不可替代的作用。利用智能化控制系統，能夠對研究對象進行準確的控制，從而提高產品的質量。智能控制系統已經成為控制領域需要研究的核心問題。
[0003]非線性控制系統是狀態變量和輸出變量相對於輸入變量的運動特性不能用線性關係描述的控制系統。線性因果關係的基本屬性是滿足疊加原理。在非線性控制系統中必定存在非線性元件，但逆命題不一定成立。描述非線性系統的數學模型，按變量是連續的或是離散的，分別為非線性微分方程組或非線性差分方程組。
[0004]利用多段反應算法，可以建立網絡信號控制模型，從而完成智能網絡信號控制。其詳細內容如下所述:
[0005]在控制過程中，網絡信號必須符合下面的要求:
[0006]電路中的電量呈均勻性分布。
[0007]網絡信號控制過程中的電壓可以隨時進行通斷。
[0008]在網絡信號控制電路通電的情況下，電路中存在較強的慣性。
[0009]現階段，智能控制方法在網絡信號領域中擁有極其廣闊的發展空間。智能控制方法包括基於多段反應算法的智能控制方法、基於分層遞階智能體的智能控制方法和基於PID控制算法的智能控制方法等。其中，最常用的是基於多段反應算法的智能控制方法。利用以上傳統算法進行智能控制，需要將線性系統模型作為一階近似。假設非線性過小，將造成近似性增大的缺陷，從而增大了控制誤差，使得控制結果失真。

【發明內容】

[0010]為了避免上述缺陷，本發明的目的是提供一種提高網絡信號波動穩定性的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法。
[0011]實現上述技術目的，本發明提供的技術方案為:一種基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，包括以下步驟:
[0012](I)通過弱非線性網絡的處理器操縱對應的存儲器劃分設定所需的空間大小和空間位置的網絡信號存儲區域，並將其存儲在網絡信號存儲區域中；
[0013](2)首先，處理器調用其內部的運算器按照最小二乘插值估計法的方式來運行，對傳遞來的網絡信號所產生的誤差進行補償，得到誤差補償後的網絡誤差補償的網絡信號；然後將處理器調用其內部的運算器運行最小二乘插值估計法得到網絡信號的穩定性係數；最後將處理器調用其內部的運算器將存儲在網絡信號存儲分區中的補償前的網絡信號更新為補償後得到網絡誤差補償的網絡信號；[0014](3)所述處理器根據所述的網絡誤差補償的網絡信號，結合線性擬合方法得到弱非線性網絡信號的控制信號；處理器取出誤差補償後的網絡信號並調用其內部的運算器按照離散變換的方法運行，得到離散變換數據信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到控制網絡信號的逆狀態的網絡信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到在u時刻的初始網絡信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到複合離散變換數據信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到弱非線性控制逆模型的期望輸出的網絡信號；處理器調用其內部的運算器運行得到期望輸出的網絡信號相對應的時刻的弱非線性控制逆模型的期望輸出控制信號的值；
[0015]處理器操縱對應的存儲器劃分電壓參數信號和電壓平衡狀態參數信號的存儲區域，處理器將其存儲在電壓參數信號和電壓平衡狀態參數信號的存儲區域中；通過弱非線性網絡的處理器操縱對應的存儲器劃分弱非線性網絡信號傳輸與電壓變化率之間的關聯性信號的存儲區域，處理器將其存儲在弱非線性網絡信號傳輸與電壓變化率之間的關聯性信號的存儲區域中；
[0016](4)處理器調用其內部的運算器按照自適應直接逆控制法的方式來運行，對傳遞來的網絡誤差補償的網絡信號作為初始對象的網絡信號；
[0017](5)處理器在存儲器中開闢一個存儲分區，在每個網絡信號控制周期中，將弱非線性控制逆模型信號存儲在該存儲分區中，建立了弱非線性控制逆信號模型。
[0018]進一步地，所述步驟(1)中，在網絡信號控制的過程中，處理器根據所需網絡信號的空間位置內設置有m個矩陣單元接受信號並按順序組成陣列，根據公式(I)能夠導出網絡信號的空間位置Nm:
【權利要求】
1.一種基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)通過弱非線性網絡的處理器操縱對應的存儲器劃分設定所需的空間大小和空間位置的網絡信號存儲區域，並將其存儲在網絡信號存儲區域中； (2)首先，處理器調用其內部的運算器按照最小二乘插值估計法的方式來運行，對傳遞來的網絡信號所產生的誤差進行補償，得到誤差補償後的網絡誤差補償的網絡信號；然後將處理器調用其內部的運算器運行最小二乘插值估計法得到網絡信號的穩定性係數；最後將處理器調用其內部的運算器將存儲在網絡信號存儲分區中的補償前的網絡信號更新為補償後得到網絡誤差補償的網絡信號； (3)所述處理器根據所述的網絡誤差補償的網絡信號，結合線性擬合方法得到弱非線性網絡信號的控制信號；處理器取出誤差補償後的網絡信號並調用其內部的運算器按照離散變換的方法運行，得到離散變換數據信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到控制網絡信號的逆狀態的網絡信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到在u時刻的初始網絡信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到複合離散變換數據信號；處理器調用其內部的運算器按照弱非線性控制逆模型的方法運行得到弱非線性控制逆模型的期望輸出的網絡信號；處理器調用其內部的運算器運行得到期望輸出的網絡信號相對應的時刻的弱非線性控制逆模型的期望輸出控制信號的值； 處理器操縱對應的存儲器劃分電壓參數信號和電壓平衡狀態參數信號的存儲區域，處理器將其存儲在電壓參數信號和電壓平衡狀態參數信號的存儲區域中；通過弱非線性網絡的處理器操縱對應的存儲器劃分弱非線性網絡信號傳輸與電壓變化率之間的關聯性信號的存儲區域，處理器將其存儲在弱非線性網絡信號傳輸與電壓變化率之間的關聯性信號的存儲區域中； (4)處理器調用其內部的運算器按照自適應直接逆控制法的方式來運行，對傳遞來的網絡誤差補償的網絡信號作為初始對象的網絡信號；` (5)處理器在存儲器中開闢一個存儲分區，在每個網絡信號控制周期中，將弱非線性控制逆模型信號存儲在該存儲分區中，建立了弱非線性控制逆信號模型。
2.根據權利要求1所述的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於:所述步驟(1)中，在網絡信號控制的過程中，處理器根據所需網絡信號的空間位置內設置有m個矩陣單元接受信號並按順序組成陣列，根據公式(I)能夠導出網絡信號的空間位置Nm:
3.根據權利要求1所述的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於:所述步驟(2)中， 能夠利用公式(4)和公式(5)導出控制網絡信號的穩定性係數β和Ψ，
4.根據權利要求1所述的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於:所述步驟(3)中， Stepl:設置誤差補償處理後的網絡信號的離散變換結果ζ (u+e)和z(u)，能夠用公式(11)和公式(12)進行描述:
z (u+e) = gj (z (u+e-1)，...，ζ (u+e_r)，...，ν (u_r)) (11)
z(u) = gj (z (u-1), *.., z (u-q), *.., ν (u-e-r)) (12) 式中，v(u)是處理器u時刻需要輸入的數據，z (u)是處理器u時刻對應的輸出數據，e是處理器u時刻對應的網絡信號延遲時間；q是處理器u時刻輸入數據的階次數目，r是處理器u時刻對應的輸出數據的階次數目，gj是處理器u時刻的離散變換函數，z (u+e)是處理器u時刻網絡信號的離散變換結果； Step2:根據弱非線性控制逆模型的相關原理，能夠得到控制網絡信號動態逆狀態； 利用公式(13)和公式(14)所述:
v(u) = hj (z (u+e), z (u+e-1),..., z (u+e-q)) (13)
ν (u_e) = hj ((z (u), z (u-1)，...，z (u-q), v (u_e_l)，...，v (u_e_r)) (14) 式中，V(U)是處理器u時刻需要輸入的數據，V(U-e-r)是處理器u-e-r時刻需要輸入的數據，v(u-e-l)是處理器u-e-1時刻需要輸入的數據，z (U)是處理器u時刻對應的輸出數據，z (u-Ι)是處理器u-Ι時刻對應的輸出數據，z (u-q)是處理器u-q時刻對應的輸出數據，z (u+e)是處理器u時刻網絡信號的離散變換結果，z (u+e-Ι)是處理器u+e-Ι時刻網絡信號的離散變換結果(u+e-q)是處理器u+e-q時刻網絡信號的離散變換結果；e是處理器u時刻對應的網絡信號延遲時間，hj是處理器u時刻的離散變換函數； Step3:針對弱非線性控制逆模型，能夠得到在u時刻的初始網絡信號yj ；
Yj = (z (u)，z (u_l)，…，z (u_q)，ν (u_e_l)，…，ν (u_e_r)) (15) 則對應的逆模型能夠用(yj，zj)描述； 式中，ν (u-e-1)是處理器u-e-1時刻需要輸入的數據，v(u_e_r)是處理器u_e_r時刻需要輸入的數據，z (U)是處理器u時刻對應的輸出數據，z (u-Ι)是處理器u-Ι時刻對應的輸出數據，z (u-q)是處理器u-q時刻對應的輸出數據，e是處理器u時刻對應的網絡信號延遲時間，r是處理器u時 刻對應的輸出數據的階次數目，Iij是處理器u時刻的離散變換函數； Step4:對上述逆模型的輸出結果進行複合離散變換處理z (a)，利用公式(16)能夠得到下述結果:
z (a) = a-0 Y (a) (16) 式中，a_e是複合離散變換係數，Y (a)是處理器輸出數據的階次數目； Step5:利用公式(17)能夠描述弱非線性控制逆模型的期望輸出結果V(U): v(u) = hj(zs(u+e), zs(u+e」)，…，zs(u+l)) (17) 式中，hj是處理器u時刻的離散變換函數，Zs (u+e)是第S個信號兀處理器u+e時刻的網絡信號離散變換結果，Zs(u+e-1)是第S個信號元處理器U+e-1時刻的網絡信號離散變換結果，zs(u+l)是第S個信號元處理器u+1時刻的網絡信號離散變換結果， Zs(U)是第S個信號元處理器u時刻的網絡信號離散變換結果； Step6:在期望輸出結果對應的u時刻，期望輸出控制量v(u)， 能夠用公式(18)進行描述:
V(U) = hj(zs(U)，Zs(U-1),…，zs(U-q)) (18) 式中，hj是處理器u時刻的離散變換函數，zs(u)是第S個信號元處理器u時刻的網絡信號離散變換結果，Zs(U-1)是第S個信號元，處理器u-Ι時刻的網絡信號離散變換結果，zs(u-q)是第S個信號元，處理器u-q時刻的網絡信號離散變換結果。
5.根據權利要求4所述的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於:所述步驟(3)中，根據公式(19)和公式(20)可以導出網絡信號控制系統中的電壓平衡狀態參數的wb和W。:

6.根據權利要求1所述的基於直接逆控制算法的弱非線性網絡控制方法，其特徵在於:所述步驟(4)中，建立網絡信號控制系統數學模型如下所述:
【文檔編號】G05B13/00GK103838140SQ201410039984
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】張旭 申請人:張旭