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申请/专利权人：海南大学

摘要：本发明涉及一种智慧城市水管网的正复杂网络建模及非周期控制方法，利用现代控制理论技术建立智慧城市水务管网的正复杂网络模型。首先，建立离散时间正复杂网络的事件触发条件，其次，利用了矩阵分解技术，设计了事件触发状态控制器，减少了数据采集和传输的频率，实现对水务系统的实时监测和管理。最后，设计了观测器保证在水务系统中对难以精确地测量进行估计，有助于优化水资源利用和管理并及时发现并应对水质问题，保障居民用水的安全性。

主权项：1.一种基于非周期采样的正复杂网络状态估计与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立城市智慧水务控制系统的正复杂网络系统状态空间模型，形式如下： 其中，和表示管内观测数据输入，A,是n×n维的矩阵，C是m×n维的矩阵，表示事件触发时刻的误差，Ki,Li表示设计的状态观测器的增益；步骤2、建立城市智慧水务控制系统的非周期采样机制，其构建形式如下： 对于很容易从yik＝Cixik得到进而可得 其中，β是给定的常数，且满足β＞0，1m×m表示m维的方阵，表示为第i个传感器测量值在最新触发瞬间和电流采样瞬间的测量值之差，yik表示采样时刻的误差，表示在最新触发瞬间和电流采样瞬间的测量值之差的一范数，‖yk‖1表示采样时刻误差的一范数；步骤3、构建城市智慧水务控制系统的传感器测量值误差，重写基于非周期采样的的状态估计器，其构建形式如下： 其中，表示为第i个传感器测量值在最新触发瞬间和电流采样瞬间的测量值之差，uk表示控制输出，B,C分别是已知具有适当维度的矩阵；步骤4、构建城市智慧水务控制系统误差，建立无输入的估计器和动态估计误差模型，其构建形式如下： 其中，ek代表系统误差，M表示系统增益矩阵；步骤5、建立城市智慧水务控制系统的增益隐私安全敏感性机制，其构建形式如下： 其中，γ表示增益，对于ωk＝0的情况下，系统是渐近稳定的，对于ωk≠0的情况下，在零初始条件时，满足则称系统是满足增益的稳定；步骤6、设计城市智慧水务控制系统平稳运行的条件，其构建形式如下：步骤6.1、设计常数,β＞0，0＜μ＜μ＜1,Rn向量使得以下不等式： 对于ι＝1,2,…,n成立，其中，1m×m是元素全为1的m×m矩阵，IN表示N维单位矩阵，步骤6.2、在基于事件的状态估计器和事件触发定律下，增益矩阵如下： 其中，Rn向量1n表示元素全为1的n维向量，表示第t个元素为1其余元素为0的n维向量；步骤7、正复杂网络正常的条件下对城市智慧水务控制系统的正性进行验证，具体内容如下：步骤7.1、根据步骤4中闭环系统，可以得到 设置为矩阵形式，如下： 进而可得 其中，步骤7.2、利用步骤6第1个条件和步骤6第7个条件，不难得51FA 由此可得 其中，步骤7.3、通过步骤6第2个条件，可以得到 进而可得 其中，步骤7.4、结合步骤6第3个条件，可得 进而有 其中，步骤7.5、通过步骤6第4个条件，有 其中，因此，可以得出A 其中，通过以上分析，不难得出该闭环系统是正性的；步骤8、正复杂网络出现故障的条件下对城市智慧水务控制系统的稳定性进行验证，具体内容如下：步骤8.1、选择Lyapunov函数其中，λ1υ2≤υ1≤λ2υ2,并且利用步骤2和步骤4，重写闭环系统矩阵为 其中，步骤8.2、考虑第一种情况，当ωk＝0，差分方程为ΔVk＝Vxk+1-Vxk进而 根据步骤8.1中已知条件，可得 其中利用已知条件，可以得到 步骤8.3、利用步骤6第8、10、11和12个条件及增益矩阵的设计，可以推出 步骤8.4、根据步骤8.2和步骤6第9个条件得到 步骤8.5、根据步骤6第5个和第6个条件，有ΔVk+1-μVk≤0，那么，可以得到Vk+1≤μVk，由已知事实因此，在ωk＝0此情况下，系统是指数稳定，步骤8.6、分析第二种情况，当ωk≠0时，将8.2的差分方程进行重写： 根据已知，进而可得 步骤8.7、定义ψk＝γ‖ωk‖1-‖ek‖1，得到以下不等式 步骤8.8、根据步骤6第4、5和6个条件，可以推出ΔVk+1-μVk+ψk≤0因此，得到VK+1≤μVK+ψK，那么，以下不等式成立 对以上不等式累加，可以得到 由于已知的事实Vk+1≥0,V0＝0,μ-1≤0，可以推出根据步骤8.8说明系统是具有ll1增益性能稳定的。

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百度查询： 海南大学 一种智慧城市水务管网的正复杂网络建模及非周期控制方法