非線性控制1 0 自適應控制和魯棒控制

2021-10-02 20:02:22 字數 2812 閱讀 4592

魯棒控制是以目的定義的控制方法集合,自適應控制是以手段定義的控制方法集合,這兩種控制都是為了應對 「當數學模型不能精確表示實際系統的情況下。狹義的魯棒控制是指h2,hinf,lmi等控制,主要思想是使控制器對模型不確定性(外界擾動,引數擾動)靈敏度最小來保持系統的原有效能。廣義的魯棒控制則是指所有用確定的控制器來應對包含不確定性的系統的控制演算法,所以研究滑模控制,自適應控制,包含學習、辨識等演算法的智慧型控制也可以算作魯棒控制。

自適應控制是建立在系統數學模型引數未知的基礎上,而且隨著系統行為的變化,自適應控制也會相應地改變控制器的引數,以適應其特性的變化,保證整個系統的效能指標達到令人滿意的結果。

重要解讀:

(1)具有乙個測量或估計環節,能對過程和環境進行監視。這通常體現為:對過程的輸入輸出進行測量,基此進行某些引數的實時估計;

(2)具有衡量系統的控制效果好壞的效能指標,並且能夠測量或計算效能指標,判斷系統是否偏離最優狀態;

(3)具有自動調整控制規律或控制器引數的能力。

實質上,自適應控制是辯識與控制技術的結合。

1自適應控制系統的結構框圖

2.2 自適應控制主要類別

(1)簡單自適應控制系統

這類系統對環境條件或過程引數的變化用一些簡單的方法辯識出來,控制演算法亦很簡單。在不少情況下,實際上是一種非線性控制系統或採用自整定調節器的控制系統。

(2)模型參考型自適應控制系統

這類系統主要用於隨動控制,一開始用於飛機自動駕駛方面。人們期望隨動控制的過渡過程符合一種理想模式。典型的模型參考型自適應控制系統是參考模型和被控系統併聯執行,參考模型表示了控制系統的效能要求。輸入r(t)一方面送到控制器,產生控制作用,對過程進行控制,系統的輸出為y(t);另一方面r(t)送往參考模型,其輸出為ym(t),體現了預期品質的要求。把y(t)ym(t)進行比較,其偏差送往適應機構,進而改變控制器引數,使y(t)能更好地接近ym(t)

(3)自校正控制系統

自校正控制系統基本上從兩個方面發展,乙個是基於隨機控制理論和最優控制理論方面,卡爾曼(kalman1958年最早提出。1970peterka把自校正思想引入隨機系統。1973年和wittenmark針對引數未知的定常系統正式提出自校正調節器(strclarkegawthrop19751979年推廣了的思想,在一般最優指標下,給出適應控制-自校正控制器(stc) 另乙個是基於極點或零極點配置理論的自校正控制。

從本來的意義來說,不確定性指的是事物的特性中含有不確定性。對過程數學模型,往往將實際特性與數學模型在某些場合下的差別都看作不確定性。從產生不確定性原因看,可以分為兩大類:

(1)一類是物件特性的確具有不確定性,有些場合是這樣,有些場合是那樣,具有偶然性、隨機性或不可預估性;

(2)另一類是數學模型未能完全符合客觀實際,有許多簡化模型就是這樣,例如用線性化模型來描述非線性物件,在離原定工作點較遠時就會產生偏差。又如用確定性模型來描述時變性物件,在不同時間將會有不同偏差。還有在建立模型時作了一些假設、略去了一些次要的因素,這些因素的變化也將引起偏差。這些不確定性應該是可以預見的,然而,如果導致物件數學模型過於複雜,仍無法用現代控制理論。

魯棒控制的任務是設計乙個固定控制器,使得相應的閉環系統在指定不確定性擾動作用下仍能維持預期的效能,或相應的閉環系統在保持預期的效能前提下,能允許最大的不確定性擾動。

自適應控制

自適應控制和常規的反饋控制和 最優控制一樣,也是一種基於 常規的反饋控制系統對於系統內部特性的變化和外部擾動的影響都具有一定的抑制能力,但是由於控制器引數是固定的,所以當系統內部特性變化或者外部擾動的變化幅度很大時,系統的效能常常會大幅度下降,甚至是不穩定。所以對那些物件特性或擾動特性變化範圍很大,...

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