基于可拓控制算法的改進(jìn)與仿真研究

1、    基于可拓控制算法的改進(jìn)與仿真研究摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte0 引 言    可拓控制是在可拓學(xué)的基礎(chǔ)上提出的從信

2、息轉(zhuǎn)換的角度來處理控制問題的理論與方法?？赏乜刂埔钥刂戚斎胄畔⒌暮细穸?關(guān)聯(lián)度)作為確定控制輸出校正量的依據(jù)，通過可拓變換，使被控信息轉(zhuǎn)換到合格的范圍內(nèi)，解決控制系統(tǒng)中不可控和需要控制之間的矛盾。文獻(xiàn)提出了一種可拓控制器的設(shè)計(jì)方法，并探討了特征模式劃分與關(guān)聯(lián)度計(jì)算等問題；文獻(xiàn)提出了包括上層可拓控制器和基本可拓控制器的雙層自學(xué)習(xí)可拓控制結(jié)構(gòu)。    該文在上述研究的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的可拓控制算法，并對其進(jìn)行仿真研究。研究結(jié)果表明，其算法具有簡單、快速等優(yōu)點(diǎn)。1 可拓控制器   可拓控制方法是將可拓集合論的研究事物的轉(zhuǎn)化關(guān)系理論與方

3、法應(yīng)用到控制問題研究上，通過將不合格范圍內(nèi)的控制變量轉(zhuǎn)化到合格范圍內(nèi)，從而使控制效果從不滿意轉(zhuǎn)化到滿意?；谶@種思想，建立了如圖1所示的可拓控制器的結(jié)構(gòu)框圖。    圖1所示即為包含上層可拓控制器和基本可拓控制器的雙層自學(xué)習(xí)可拓控制器的結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，特征量選取，特征模式劃分，關(guān)聯(lián)度計(jì)算，測度模式劃分，控制輸出5部分組成了下層的基本可拓控制器，其主要完成基本的控制功能。上層可拓控制器主要依靠人們的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對參數(shù)進(jìn)行整定，作為基本可拓控制器的補(bǔ)充和完善，完成對基本控制的優(yōu)化，保證良好的控制效果，同時(shí)反映可拓控制所強(qiáng)調(diào)的矛盾轉(zhuǎn)化問題。11 可拓控制的基本概念

4、60;  首先介紹與可拓控制相關(guān)的基本概念：    (1)特征量：表征系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變量，記為C；    (2)特征狀態(tài)：由特征量C描述的系統(tǒng)狀態(tài)，記為S；    (3)經(jīng)典域：由控制指標(biāo)決定的系統(tǒng)特征狀態(tài)的取值范圍；    (4)可拓域：控制器輸出隨系統(tǒng)特征狀態(tài)可調(diào)整到合格范圍內(nèi)的特征狀態(tài)的取值范圍；    (5)非域：系統(tǒng)輸出不能被調(diào)整到合格范圍內(nèi)的特征狀態(tài)的取值范圍；    (6)可拓集合：

5、可拓域內(nèi)建立的關(guān)于特征狀態(tài)的集合；    (7)特征狀態(tài)關(guān)聯(lián)度：當(dāng)前的特征狀態(tài)與系統(tǒng)控制目標(biāo)可拓集合之間的關(guān)系，記為K(s)。    將其分為K(s)一1，一1K(s)<O，K(s)O三種情況進(jìn)行討論，可拓控制主要研究一1K(s)O的情況；    (8)特征模式：由特征量表示系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的典型模式，記為：i=fi(C1，C2，Cn)，i=1，2，r。其中：表示第i個(gè)特征模式；fi表示關(guān)于i，的模式劃分；    (9)測度模式：根據(jù)特征狀態(tài)關(guān)聯(lián)度劃分的模式，記為Mi。12

6、 基本可拓控制算法    這里參照文獻(xiàn)采用偏差e和偏差微分e作為系統(tǒng)的特征量，并將特征狀態(tài)劃分為8個(gè)特征模式。假定被控對象的偏差和偏差微分的容許范圍分別為eom和eom，系統(tǒng)可調(diào)的最大偏差和偏差微分分別為em和em關(guān)于特征狀態(tài)S(e，e)的可拓集合可用圖2表示，其中陰影部分代表經(jīng)典域。    設(shè)特征平面-e占的原點(diǎn)為S0(0，O)，記定義平面內(nèi)任意一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為稱為狀態(tài)距，則有D0=M0，Dm=M-1；定義特征平面e-e上任意一點(diǎn)S。(e，e)的關(guān)聯(lián)度為：   其中:是由系統(tǒng)所處的特征模式?jīng)Q定的；X表

7、示經(jīng)典域。    特征狀態(tài)關(guān)聯(lián)度K(s)表明了系統(tǒng)特征狀態(tài)S與特征狀態(tài)(e，e)的可拓集合的關(guān)聯(lián)程度，由此測度模式的劃分，即關(guān)聯(lián)度在一1，O范圍內(nèi)的特征狀態(tài)的劃分可表示如下：    (1)測度模式M1，對應(yīng)的特征狀態(tài)處于經(jīng)典控制域內(nèi)。       (2)測度模式M2，對應(yīng)的特征狀態(tài)處于可拓域內(nèi)。       (2)測度模式M3，對應(yīng)的特征狀態(tài)處于非域內(nèi)。   可拓控制器的輸出如下：其中：u(t)，u(t一1)分別為控制器當(dāng)前時(shí)刻和前一時(shí)刻的輸出；y(t)為當(dāng)前時(shí)刻被控量的采樣值；k為過程的靜態(tài)增益；Kci為第M2i個(gè)測度模式的控制系數(shù)；K(s)為特征狀態(tài)S的關(guān)聯(lián)度；sgn(e)為偏差的符號函數(shù)，取法如下：       為小范圍修正量，用來消除擾動(dòng)和過程增益的不準(zhǔn)確性，取法如下：   其中：Ki，K。為適當(dāng)常數(shù)；占為小正數(shù)。13 改進(jìn)的可拓控制算法   由上述可拓控制算法可知，進(jìn)行可拓控制時(shí)需要整定k，Kci，Ki，