自适应控制系统设计方法

摘要

本文将针对自适应控制系统的设计方法进行相应总结。

自适应算法必须包括两个性质:

  • 稳定性:在有界偏差情况下系统输出保持稳定
  • 收敛性:能够给出期望结果

为了简化考虑,通常对系统进行如下假设:

  • 被控系统线性且结构已知(简化分析)
  • 扰动有界(推导稳定性结果)
  • 扰动是有有理谱密度的平稳过程

自适应系统设计三个步骤

  1. 系统参数辨识(建模)
  2. 根据辨识的系统参数和某一性能指标进行控制器设计
  3. 自校正自适应过程

参数辨识方法

  1. 间接法(显式法):参数辨识和控制器设计分为两个步独立问题进行,简单,但是没有考虑参数辨识和控制器间相互影响。
  2. 直接法(隐式法):直接将控制器参数作为系统未知数,建立与控制器参数直接相关的估计模型。

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上图是一个显式自校正器框图,控制器设计步骤不能省略。

控制器设计的性能指标

基于优化控制策略的自校正控制器

  • 最小方差控制(输入输出模型)

$e$为误差,可根据不同需要有不同定义,当$J_1$没有控制量,并且参数输入为0或者恒定值,仅对扰动和噪声进行抑制。

  • 广义最小方差(输入输出模型)

加入了对控制量的控制和限制(即对能量进行限制)

  • LQG线性高斯控制(状态空间描述)

基于常规控制策略的自校正器

  • 极点配置
  • PID控制

模型参考自适应控制

参考另一篇文章

参考文献

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