一种除尘风机集群的编队控制方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113671828A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202110830946.0(22)申请日2021.07.22(71)申请人浙江中烟工业有限责任公司地址310008浙江省杭州市上城区中山南路77号(72)发明人吕伟毛浙广王琪徐玉中(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人曹兆霞(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种除尘风机集群的编队控制方法和系统(57)摘要本发明公开了一种除尘风机集群的编队控制方法和系统，包括：依据除尘风机集群构建动态局域网；依据动态局域网构建动态反馈模型，将动态反馈模型中除尘风机的坐标信息转化为关于除尘风机的实际状态的二阶积分；推导二阶积分以得到实际状态与反馈状态的映射关系，作为编队控制律；在监测非全局约束引起的编队控制律受限时，对除尘风机的反馈状态进行近似估计；依据除尘风机的实际状态和反馈状态设计包含I/O状态信息的I/O协议，以除尘风机集群的实际的I/O状态信息与动态反馈后的I/O状态信息的误差为零为目标，优化求解闭环系统，以确定编队控制律，依据编队控制律实现对除尘风机集群的编队控制。CN113671828ACN113671828A权利要求书1/3页1.一种除尘风机集群的编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：针对具有拓扑结构的除尘风机集群，选择某个除尘风机作为主风机启动时，依据拓扑结构随机选择与主风机拓扑连接的若干除尘风机一并启动，组成动态局域网；依据动态局域网的拓扑关系构建动态反馈模型，将动态反馈模型中除尘风机的坐标信息转化为关于除尘风机的实际状态的二阶积分，以将除尘风机集群的局部编队控制问题转化为二阶积分问题；推导二阶积分以得到实际状态与反馈状态的映射关系，作为编队控制律；在监测非全局约束引起的编队控制律受限时，对除尘风机的反馈状态进行近似估计，以确保除尘风机的反馈状态的完整输出；依据除尘风机的实际状态和反馈状态设计包含I/O状态信息的I/O协议，以构建对除尘风机集群的闭环系统，以除尘风机集群的实际的I/O状态信息与动态反馈后的I/O状态信息的误差为零为目标，优化求解闭环系统，以确定编队控制律，依据编队控制律实现对除尘风机集群的编队控制。2.如权利要求1所述的除尘风机集群的编队控制方法，其特征在于，所述将动态反馈模型中除尘风机的坐标信息转化为关于除尘风机的实际状态的二阶积分，包括：将动态反馈模型转化为二阶积分，[xi,yi]表示第i个除尘风机在动态反馈模型中的二阶积分，xi和yi表示二阶积分中的两个变量，第i个除尘风机的实际状态为：xi＝vicosθi，yi＝visinθi，θi＝ωi，其中，线速度vi∈R，方位角θi∈R，角速度ωi∈R，R表示任何自然数，i(i＝0,1,...,N)。3.如权利要求1所述的除尘风机集群的编队控制方法，其特征在于，所述推导二阶积分以得到实际状态与反馈状态的映射关系，作为分布式的编队控制律，包括：在除尘风机的实际状态中引入一个新输入：转速ni∈R，使得vi＝πrni，r表示除尘风机的转盘半径，πr为风机的转盘周长；将二阶积分[xi,yi]进行推导，定义xi'＝vxi，yi'＝vyi，继而定义：xi'＝vicosθi，yi'＝visinθi，则相应地，对vxi和vyi进行求导以得实际状态与反馈状态的映射关系，作为编队控制律，即vxi和vyi分别表示推导后的二阶积分[xi',yi']对应的反馈线速度；在vi≠0的情况下，通过等式变换可得：4.如权利要求1所述的除尘风机集群的编队控制方法，其特征在于，所述对除尘风机的反馈状态进行近似估计的过程为：对动态反馈模型对应的二阶积分进行转化，即式中，uxi和uyi分别表示二阶积分[xi',yi']对应的二阶积分变量；在当前除尘风机的反馈状态不在全局位置，这时引用主风机的状态信息并进行近似估算，得出当前除尘风机的反馈状态[xi',yi']，即：2CN113671828A权利要求书2/3页xi其中，t表示拓扑组态时间，表示主风机的状态信息，ωi表示表示含有二阶积分变量值xi的角速度值。5.如权利要求1所述的除尘风机集群的编队控制方法，其特征在于，在构建闭环系统时，对二阶积分[xi',yi']引入编队动态控制律，使得闭环系统无界；引入编队动态控制律，在二阶积分[xi',yi']中，xi'＝αvicosθi，yi'＝βvisinθi，其中α∈R，β∈R，α表示输入控制单位矩阵，β表示输出控制单位矩阵，相应地重新定义vxi′和vyi′分别表示编队动态控制律下的[xi',yi']下的反馈线速度，编队控制律则演变为：式中，α*为α的逆矩阵。6.如权利要