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在反饋控制和最優(yōu)控制中,都假定被控對(duì)象或過(guò)程的數(shù)學(xué)模型是已知的,并且具有線(xiàn)性定常的特性。實(shí)際上在許多工程中,被控對(duì)象或過(guò)程的數(shù)學(xué)模型事先是難以確定的,即使在某一條件下被確定了的數(shù)學(xué)模型,在工況和條件改變了以后,其動(dòng)態(tài)參數(shù)乃至于模型的結(jié)構(gòu)仍然經(jīng)常發(fā)生變化。
在發(fā)生這些問(wèn)題時(shí),常規(guī)控制器不可能得到很好的控制品質(zhì)。為此,需要設(shè)計(jì)一種特殊的控制系統(tǒng),它能夠自動(dòng)地補(bǔ)償在模型階次、參數(shù)和輸入信號(hào)方面非預(yù)知的變化,這就是自適應(yīng)控制。
1.增益自適應(yīng)控制
2.模型參考自適應(yīng)控制(MRAC)
3.自校正控制(STC)
4.直接優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)自適應(yīng)控制
5.模糊自適應(yīng)控制
6.多模型自適應(yīng)控制
7.自適應(yīng)逆控制
???? 自適應(yīng)系統(tǒng)有兩類(lèi),一類(lèi)是模型參考自是要控制系統(tǒng)(model reference adaptive system,MRAS);另一類(lèi)是自校正控制系統(tǒng)(self-tuning control system),這類(lèi)自適應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)是在線(xiàn)辨識(shí)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的參數(shù),進(jìn)而修改控制器的參數(shù)。
?? 1 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)
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????? 這類(lèi)自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)為局部參數(shù)優(yōu)化方法、李雅普諾夫穩(wěn)定性理論和波波夫(Popov)超穩(wěn)定性理論。
???? 2 自校正控制系統(tǒng)
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????? 此類(lèi)自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)為系統(tǒng)辨識(shí)和隨機(jī)最優(yōu)控制理論
????? 無(wú)論是時(shí)不變線(xiàn)性系統(tǒng),還是時(shí)變非線(xiàn)性系統(tǒng),它們與自適應(yīng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的自適應(yīng)控制系統(tǒng)都是非線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng),分析這類(lèi)系統(tǒng)的性能是很困難的。
1 穩(wěn)定性
????? 穩(wěn)定性問(wèn)題是一切控制系統(tǒng)的核心問(wèn)題。因此,設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)以保證系統(tǒng)全局穩(wěn)定為原則。如今,隨著模型參考自適應(yīng)控制的發(fā)展,各種各樣的自適應(yīng)控制律會(huì)不斷誕生,要保證系統(tǒng)全局穩(wěn)定也很困難,特別是因?yàn)橄到y(tǒng)是本質(zhì)非線(xiàn)性時(shí)變的,故當(dāng)系統(tǒng)存在未建模動(dòng)態(tài)或隨機(jī)干擾時(shí),要證明自適應(yīng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性就更困難了。
2 收斂性
????? 對(duì)于一些自適應(yīng)系統(tǒng)收斂性的結(jié)論都是在一些相當(dāng)強(qiáng)的假設(shè)條件下獲得的,并且與具體的算法密切相關(guān)。因所使用的收斂性分析方法缺乏普適性,因而不能推廣到稍微復(fù)雜的系統(tǒng)模型上。
3 魯棒性
????? 目前,參考模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)一般都是針對(duì)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)已知而參數(shù)未知的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的,而實(shí)際被控對(duì)象結(jié)構(gòu)往往難以確切知道,所獲得的對(duì)象特性中常常未能包括系統(tǒng)的難以描述的寄生高頻成分,即未建模動(dòng)態(tài)。計(jì)算機(jī)仿真表明,這種未建模型動(dòng)態(tài)可能引起自適應(yīng)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定,關(guān)鍵原因是自適應(yīng)控制系統(tǒng)是非線(xiàn)性時(shí)變的,,而對(duì)于線(xiàn)性反饋控制系統(tǒng),只有設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕量,這種未建模動(dòng)態(tài)是不致于破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性的。這就提出了自適應(yīng)控制的魯棒性問(wèn)題。
4 性能指標(biāo)
????? 一個(gè)自適應(yīng)控制系統(tǒng)能很好地工作,不僅要求所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)穩(wěn)定,而且還有滿(mǎn)足一定的性能指標(biāo)要求。由于自適應(yīng)控制系統(tǒng)是非線(xiàn)性時(shí)變的,初始條件的變化或未建模動(dòng)態(tài)的存在都勢(shì)必要改變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡,因此,分析自適應(yīng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)是極其困難的。目前,這方面的成果還很少見(jiàn)。
1、控制器可調(diào)
相對(duì)于常規(guī)反饋控制器固定的結(jié)構(gòu)和參數(shù),自適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制器在控制的過(guò)程中一般是根據(jù)一定的自適應(yīng)規(guī)則,不斷更改或變動(dòng)的;
2、增加了自適應(yīng)回路
自適應(yīng)控制系統(tǒng)在常規(guī)反饋控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了自適應(yīng)回路(或稱(chēng)自適應(yīng)外環(huán)),它的主要作用就是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況,自動(dòng)調(diào)整控制器,以適應(yīng)被控對(duì)象特性的變化;
3、適用對(duì)象
自適應(yīng)控制適用于被控對(duì)象特性未知或擾動(dòng)特性變化范圍很大,同時(shí)又要求經(jīng)常保持高性能指標(biāo)的一類(lèi)系統(tǒng),設(shè)計(jì)時(shí)不需要完全知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。