L1自適應控制 理論基礎

2021-08-07 01:59:20 字數 1615 閱讀 8835

l1自適應控制演算法是一種快速魯棒的自適應控制。該演算法實際上是模型參考自適應控制進行了改進,通過在控制律設計環節新增了乙個低通濾波器,保證了控制律和自適應律設計的分離。

=ax+

bu+σ

′ 其中a

,b,σ

表示系統的不確定性,其中

a 表示被控物件本身結構的不確定性,

b表示輸入引起的不確定性,而

σ 表示系統存在的擾動,與模型參考自適應控制系統設計類似 x

˙=am

x+br

′ 其中a

m 滿足霍爾維茨條件即滿足穩定條件,r′

=wu+

θx+σ

對應可知,a=

am+b

θ ,b=

bw ,σ

=bσ′

x~˙=am

x~+b

(w~u

+θ~x

+σ~)

為了保證上式是漸進穩定的,寫出誤差方程的能量函式: v=

12x~

tpx~

+12γ

−1(w

~tw~

+θ~t

θ~+σ

~tσ~

) 其中γ

為系統的自適應增益,對上式求導,寫出能量函式導數。則可證明誤差方程在李雅普諾夫意義下穩定。

自適應律設計部分,通過對估計引數確定其數學表達,保證誤差方程在李雅普諾夫意義穩定,即對李雅普諾夫導數為負定。 w^

=−γ∫

u(pb

)tx~

dt θ

^=−γ

∫x(p

b)tx

~dt

σ^=−

γ∫(p

b)tx

~dt

上式為自適應律部分,其為對不確定引數的估計,並保證了誤差方程在李雅普諾夫意義下穩定

狀態**方程(輸入到輸出的傳遞函式)為: y~

=c(s

i−am

)−1b

(w~u

+θ~x

+σ~)

當時間趨於無窮時,可達到: y~

=−ca

−1mb

(w^u

+θ^x

+σ^)

為保證y^

=r則可得: u=

1w^(

−1ca

−1mb

r−θ^

x−σ^

) 最終控制律數學表示式為: u=

ks+k

w^(−

1ca−

1mbr

−θ^x

−σ^)

實現框圖如圖一所示,

u 輸出新增低通濾波器:ks

後,負反饋到

u 中。所以可知 u=

ks(−

1ca−

1mbr

−θ^x

−σ^−

w^u′

)控制律設計保證了輸入到y^

的穩定性,本節需要分析輸入到系統輸出的穩態效能

結論:系統誤差的l無窮範數的平方與控制系統自適應引數成反比,當自適應引數足夠大時,系統誤差在任意時刻趨近於0

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