CN107942662B

CN107942662B - 有限时间状态反馈控制器设计方法及装置

Info

Publication number: CN107942662B
Application number: CN201711142954.6A
Authority: CN
Inventors: 赵涛; 刘佳豪; 梁伟博; 佃松宜
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-04-05
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: CN107942662A

Abstract

本发明实施例提供了一种有限时间状态反馈控制器设计方法及装置，涉及非线性系统控制技术领域。方法包括基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T‑S模糊时滞模型。然后设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵。再基于所述区间二型T‑S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统。最后基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，最终获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。方法更简单、有效。

Description

有限时间状态反馈控制器设计方法及装置

技术领域

本发明涉及非线性系统控制技术领域，具体而言，涉及一种有限时间状态反馈控制器设计方法及装置。

背景技术

在过去的几十年中，Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型被广泛的应用于系统控制领域，针对系统的稳定性分析和控制系统设计相继提出了许多有价值的成果。近年来，一型模糊模型逐渐的被应用于非线性系统的研究当中，现有的研究成果表明模糊模型可以用来处理一些复杂的非线性系统。在非线性控制领域，一型模糊模型有许多实际应用的实例。当使用模糊模型处理多变量系统时，可以有效地减少规则的数量。一型模糊控制的一些研究成果已成功应用于复杂的工业控制当中。随着所研究的系统越来越复杂并且通常具有不确定性，用一个确定的隶属度描述某个对象隶属于某个模糊集的程度显得越来越困难。特别是在高度不确定性环境中，一型模糊集往往不能获得较好的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有限时间状态反馈控制器设计方法及装置，为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种有限时间状态反馈控制器设计方法，所述方法包括基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型；设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵；基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统；基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵；基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

第二方面，本发明实施例提供了一种有限时间状态反馈控制器设计装置，所述装置包括第一获取单元、第二获取单元、第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元。第一获取单元，用于基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。第二获取单元，用于设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵。第一处理单元，用于基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统。第二处理单元，用于基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。第三处理单元，用于基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

本发明实施例的有益效果是：基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型后，设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵。再基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统。然后基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。方法更简单、有效。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为一种可应用于本发明实施例中的电子设备的结构框图；

图2为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的应用实例1闭环系统的状态响应结果示意图；

图4为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的应用实例1闭环系统的状态向量的范数结果示意图；

图5为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的应用实例2闭环系统的状态响应结果示意图；

图6为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的应用实例2闭环系统的状态向量的范数结果示意图；

图7为本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1示出了一种可应用于本发明实施例中的电子设备100的结构框图。如图1所示，电子设备100可以包括存储器102、存储控制器104、一个或多个(图1中仅示出一个)处理器106、外设接口108、输入输出模块110、音频模块112、显示模块114、射频模块116和有限时间状态反馈控制器设计装置。

存储器102、存储控制器104、处理器106、外设接口108、输入输出模块110、音频模块112、显示模块114、射频模块116各元件之间直接或间接地电连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件之间可以通过一条或多条通讯总线或信号总线实现电连接。有限时间状态反馈控制器设计方法分别包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器102中的软件功能模块，例如所述有限时间状态反馈控制器设计装置包括的软件功能模块或计算机程序。

存储器102可以存储各种软件程序以及模块，如本申请实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法及装置对应的程序指令/模块。处理器106通过运行存储在存储器102中的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请实施例中的有限时间状态反馈控制器设计方法。

存储器102可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器106可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述外设接口108将各种输入/输入装置耦合至处理器106以及存储器102。在一些实施例中，外设接口108、处理器106以及存储控制器104可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

输入输出模块110用于提供给用户输入数据实现用户与电子设备100的交互。所述输入输出模块110可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

音频模块112向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。

显示模块114在电子设备100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示模块114可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器106进行计算和处理。

射频模块116用于接收以及发送电磁波，实现电磁波与电信号的相互转换，从而与通信网络或者其他设备进行通信。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

于本发明实施例中，电子设备100可以作为用户终端，或者作为服务器。用户终端可以为PC(personal computer)电脑、平板电脑、手机、笔记本电脑、智能电视、机顶盒、车载终端等终端设备。

请参阅图2，本发明实施例提供了一种有限时间状态反馈控制器设计方法，所述方法包括步骤S200、步骤S210、步骤S220、步骤S230和步骤S240。

步骤S200：基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

进一步地，基于扇区非线性方法和所述参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

需要说明的是，上标_T和_-1分别表示矩阵的转置和逆矩阵。和分别表示n×n维和n×m维实矩阵；和分别表示n×n维对称矩阵和正定矩阵。_sym{A}表示A+A^T。B>0表示B为正定实对称矩阵，B>C表示矩阵B-C为正定矩阵。在对称矩阵中，“*”表示转置元素。λ_max(B)(λ_min(B))表示实对称矩阵的最大(最小)特征值。diag{…}表示分块对角矩阵。

考虑一类具有参数不确定非线性时滞系统，其模型可以转化为如下的区间二型T-S模糊时滞系统：

规则i：如果f₁(x(t))是是则有：

(1)中，是区间二型模糊集，α＝1,2,...,p，f_α(x(t))表示前件向量，p是正整数。表示状态，τ是时滞，是控制输入，是已知的系统矩阵。第i条规则的激励强度由如下的区间集给出：

其中，

分别表示下隶属度和上隶属度。

综上，全局的区间二型T-S模糊时滞模型可以表示为：

系统(2)中，为标准的隶属度函数，且满足 α _i(x(t)，为非线性函数且满足

为了描述方便，全局的区间二型T-S模糊时滞模型可以写为：

其中，

有限时间稳定的数学描述如下：

定义1.(有限时间稳定)系统(2)如果满足：

(4)中c₂>c₁，则称模型(2)式关于(c₁,γ,c₂,T)有限时间稳定。

步骤S210：设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵。

本实施例中，所考虑的区间二型模糊状态反馈控制器的形式如下：

规则i：如果θ₁(x(t))是是则u(t)＝K_jx(t)。其中，β＝1,2,...,p，j＝1,2,...,r是区间二型模糊集，j＝1,2,...,r是每条规则所对应的状态反馈控制器的增益矩阵。第j条规则的激励强度由如下的区间集给出：

其中，

和分别表示下隶属度和上隶属度。

于是，全局的区间二型模糊状态反馈控制器可以表示为：

(5)中，是标准的隶属度函数且满足 β _j(x(t))，为非线性函数且满足

步骤S220：基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统。

进一步地，将所述初始区间二型模糊状态反馈控制器带入所述区间二型T-S模糊时滞模型中，获得闭环系统。

(2)式为所述区间二型T-S模糊时滞模型，(5)式为初始区间二型模糊状态反馈控制器，将(5)式带入系统(2)中，获得系统的闭环形式，即闭环系统：

(6)式为所述闭环系统，为待求解控制器增益矩阵，在控制器设计阶段，求得控制器增益矩阵使得系统模型(2)可由初始区间二型模糊状态反馈控制器(5)式有限时间镇定。

步骤S230：基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。

进一步地，所述预设计算规则为锥补线性化算法，基于步骤S230，根据所述锥补线性化算法求解所述闭环系统中的所述待求解控制器增益矩阵，获得控制器增益矩阵。

步骤S240：基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的区间二型模糊状态反馈控制器。

进一步地，基于步骤S240，将所述控制器增益矩阵带入到所述初始区间二型模糊状态反馈控制器中，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

为了描述简洁，引入一些中间变量以及两个引理。

引理1.设x是一个可微函数：对于对称矩阵有如下不等式成立：

其中，Π₁＝e₁-e₂,Π₂＝e₁+e₂-2e₃，Π₃＝e₁-e₂-6e₃+6e₄，τ＝β-α.。

引理2.设如果满足矩阵则以下表述等价：

Finsler引理:

(i)

(ii)

(iii)A+DB+B^TD^T<0.

接下来，针对由区间二型T-S模糊时滞模型(2)描述的具有参数不确定非线性时滞系统，提出了其有限时间稳定的充分条件。

定理1.考虑开环模糊系统(2)，当u(t)＝0时，开环系统是关于(c₁,γ,c₂,T),c₁<c₂有限时间稳定的，如果存在正定对称矩阵Q,R,P₁₁,P₂₂,P₃₃和矩阵N₁,N₂,N₃，非负标量α，正标量β₁,β₂,β₃,β₄,β₅,β₆，使得下列线性矩阵不等式成立：

Ω_ii<0,i＝1,…r (7)

Ω_ij+Ω_ji<0,1≤i<j≤r (8)

β₁I<P₁₁<β₂I,0<P₂₂<β₃I,0＜P₃₃<β₄I,0<Q<β₅I,0<R<β₆I (9)

其中， Θ＝sym{N₁Π₁+N₂Π₂+N₃Π₃},，Γ_i＝[A_i A_di 0 0]，P＝diag(P₁₁,P₂₂,P₃₃)。

证明：考虑如下李亚普诺夫-克拉索夫斯基函数：

V(x(t))的时间导数为：

根据定理1，有如下不等式成立：

(14)中，

可以得到，

在加入隶属函数信息之后，由(7)和(8)得到：

对(16)式使用Schur补，得到：

根据(17)式，有：

基于(15)和(18)式，可以得出：

对(19)式从0至t积分得到：

V(x(t))<e^αTV(x(0)) (20)

根据(9)式，不等式(20)的右侧有：

结合(19)，(20)和(21)式，可以得出：

对(10)式使用Schur补，可得：

结合(9)、(22)和(23)式，可得：

根据定义1，系统(2)关于(c₁,γ,c₂,T)有限时间稳定。

现在根据定理1的结论，设计有限时间状态反馈控制器(5)使得闭环系统(6)为有限时间稳定。

定理2.对于非负标量α和σ，存在一个形式为区间二型模糊状态反馈控制器使得闭环系统(6)关于(c₁,γ,c₂,T),c₁＜c₂有限时间稳定，如果存在正定对称矩阵和矩阵以及标量β₁,β₂,β₃,β₄,β₅,β₆，当对于所有的j＝1,2,…,r，有以下条件成立：

其中，有：

有限时间状态反馈模糊控制器可由K_j＝Z_jG^-1求得。

证明：定义

运用与定理1相同的证明步骤，可得：

其中，

此外，以下等式成立：

基于(25)、(26)和(27)可得：

对(31)使用Schur补，得到：

定义如下矩阵：

分别对(32)左乘右乘C^-1和C^-T，可得：

H+DT+T^TD^T<0 (33)

其中，

此外，有：

对(33)和(34)使用Schur补，可得：

结合(29)和(35)可得：

使用和替换(9)中的P₁₁,P₂₂,P₃₃,Q和R，可以得到(28)。

接下来运用与(20)-(24)相似的证明步骤，可得到闭环系统(6)关于(c₁,γ,c₂,T)有限时间稳定。注意到定理2的条件不是线性矩阵不等式，因此不易用凸优化算法求解。对(28)使用Schur补，可得如下不等式：

引入锥补线性化算法处理定理2。实际上，可以运用如下的非线性最小化问题代替定理2中的条件(10)，(25)-(27)和(37)。

问题1.

如果问题1的解是6n+1，则条件(10)，(25)-(27)和(37)可以被求解。条件(10)，(25)-(27)和(37)求解的基础上，可由K_j＝Z_jG^-1求得控制器增益矩阵。在接下来的分析中，给出一种迭代算法即锥补线性化算法用来解决问题1。

在执行算法之前，需要将所建立的参数不确定非线性时滞系统模型转化为一个形如(2)的区间二型T-S模糊时滞模型。然后由锥补线性化算法得到控制器增益矩阵，锥补线性化算法如下：

步骤1.选择两个非负标量α和σ使得对于(10)，(25)-(27)和(37)有可行解。

步骤2.选择一组满足(10)，(25)-(27)和(37)的可行解选择恰当的收敛精度Δ>0。如果(39)成立，则控制器增益矩阵可由K_j＝Z_j ⁰(G⁰)^-1求得。否则，执行步骤3。

步骤3.设置k＝0以及最大迭代次数N。解决如下线性矩阵不等问题：

步骤4.如果(41)成立，则控制器增益矩阵可由K_j＝Z_j ^k+1(G^k+1)^-1求得。否则，令k＝k+1，如果k<N，返回步骤3，否则跳出循环。

算法运行结束，得到控制器增益矩阵K_j。将K_j带入到区间二型模糊状态反馈控制器(5)中，就可确保闭环系统(6)有限时间稳定。

在本实施例中，以下用两个数值算例验证本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法的有效性。

例1.本例中，考虑区间二型T-S模糊时滞模型(2)，系统矩阵为(42)。

区间二型T-S模糊时滞模型的隶属度函数选择如下：

为了找到使闭环系统有限时间稳定的控制器增益矩阵，令τ＝0.4,c₁＝0.4,γ＝9,c₂＝0.8,T＝50,ρ₁＝0.1626,ρ₂＝0.4661，令α＝10^-5,σ＝0.4，运用锥补线性化算法，得到控制器增益矩阵：

K₁＝[-8.7864-1.7715],K₂＝[-8.7918 -1.7743] (43)

当初始条件为t∈[-τ,0]，闭环系统的状态响应x(t)如图3所示。从图3中可以看出当t→∞时，状态变量的值收敛并维持在平衡点。图4表示的是闭环系统状态向量的范数。从图4中可以看出因此可以得出闭环系统关于(0.4,9,0.8,50)有限时间稳定。

例2.考虑如下倒立摆模型：

其中，x₂(t)∈[-5,5]，g＝9.8，L＝0.5。m_p∈[2,3]，m_c∈[8,16]是不确定参数，a＝1/(m_p+m_c)。

上述倒立摆模型受参数不确定性的影响，因此一型模糊有限时间稳定性理论在本例中无法应用。上述倒立摆模型转化为一个形如(2)的四规则区间二型T-S模糊时滞模型。系统矩阵如下：

区间二型T-S模糊时滞模型的每条规则的上隶属度、下隶属度定义在表1中。

表1上隶属度和下隶属度

令ρ₁＝ρ₂＝ρ₃＝ρ₄＝0.1，τ＝0.2，c₁＝0.4，γ＝9，c₂＝0.53，T＝100，运用锥补线性化算法求得到控制器增益矩阵如下：

使用控制器增益(45)，闭环系统关于(0.4,9,0.53,100)有限时间稳定。图5表示闭环系统的状态响应。显然，在初始条件为t→∞时状态向量收敛并维持在平衡点。闭环系统状态向量的范数如图6所示。从图6中可以看出因此，区间二型模糊状态反馈控制器可以确保闭环系统关于(0.4,9,0.53,100)有限时间稳定。

本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计方法解决了一类具有参数不确定非线性时滞系统的有限时间稳定及镇定问题。利用区间二型T-S模糊模型表示具有参数不确定非线性时滞系统。然后，提出了一个确保区间二型模糊时滞模型有限时间稳定的充分条件。设计了区间二型模糊状态反馈控制器使得闭环系统有限时间稳定，并通过锥补线性化算法求得控制器增益矩阵。通过两个数值算例说明了所提方法的有效性。

本发明实施例的有益效果是：基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型后，设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵，再基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统，然后基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。方法更简单、有效。

请参阅图7，本发明实施例提供了一种有限时间状态反馈控制器设计装置400，所述装置400包括第一获取单元410、第二获取单元420、第一处理单元430、第二处理单元440和第三处理单元450。

第一获取单元410，用于基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

第一获取单元410可以包括第一获取子单元411。

第一获取子单元411，用于基于扇区非线性方法和所述参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

第二获取单元420，用于设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵。

第一处理单元430，用于基于所述区间二型T-S模糊时滞模型和所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统。

第一处理单元430可以包括第一处理子单元431。

第一处理子单元431，用于将所述初始区间二型模糊状态反馈控制器带入所述区间二型T-S模糊时滞模型中，获得闭环系统。

第二处理单元440，用于基于所述闭环系统及预设计算规则，获得控制器增益矩阵。

所述预设计算规则为锥补线性化算法，所述第二处理单元440可以包括：第二处理子单元441。

第二处理子单元441，用于根据所述锥补线性化算法求解所述闭环系统中的所述待求解控制器增益矩阵，获得控制器增益矩阵。

第三处理单元450，用于基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

所述第三处理单元450可以包括第三处理子单元451。

第三处理子单元451，用于将所述控制器增益矩阵带入到所述初始区间二型模糊状态反馈控制器中，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

以上各单元可以是由软件代码实现，此时，上述的各单元可存储于存储器102内。以上各单元同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

本发明实施例提供的有限时间状态反馈控制器设计装置400，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种有限时间状态反馈控制器设计方法，其特征在于，所述方法包括：

基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得连续时间区间二型T-S模糊时滞模型；

设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵；

基于所述连续时间区间二型T-S模糊时滞模型和所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统；

根据锥补线性化算法求解所述闭环系统中的所述待求解控制器增益矩阵，获得控制器增益矩阵；

基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得连续时间区间二型T-S模糊时滞模型，包括：

基于扇区非线性方法和所述参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述连续时间区间二型T-S模糊时滞模型和所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统，包括：

将所述初始区间二型模糊状态反馈控制器带入所述区间二型T-S模糊时滞模型中，获得闭环系统。

4.根据权利要求1-3任一权项所述的方法，其特征在于，基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器，包括：

将所述控制器增益矩阵带入到所述初始区间二型模糊状态反馈控制器中，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

5.一种有限时间状态反馈控制器设计装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于基于获取到的参数不确定非线性时滞系统，获得连续时间区间二型T-S模糊时滞模型；

第二获取单元，用于设计初始区间二型模糊状态反馈控制器，所述初始区间二型模糊状态反馈控制器包括待求解控制器增益矩阵；

第一处理单元，用于基于所述连续时间区间二型T-S模糊时滞模型和所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得闭环系统；

第二处理单元，用于根据锥补线性化算法求解所述闭环系统中的所述待求解控制器增益矩阵，获得控制器增益矩阵；

第三处理单元，用于基于所述控制器增益矩阵及所述初始区间二型模糊状态反馈控制器，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，第一获取单元包括：

第一获取子单元，用于基于扇区非线性方法和所述参数不确定非线性时滞系统，获得区间二型T-S模糊时滞模型。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，第一处理单元包括：

第一处理子单元，用于将所述初始区间二型模糊状态反馈控制器带入所述区间二型T-S模糊时滞模型中，获得闭环系统。

8.根据权利要求5-7任一权项所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元包括：

第三处理子单元，用于将所述控制器增益矩阵带入到所述初始区间二型模糊状态反馈控制器中，获得所述参数不确定非线性时滞系统的有限时间区间二型模糊状态反馈控制器。