企業(yè)綜合自動化自適應(yīng)控制技術(shù)

企業(yè)綜合自動化五自適應(yīng)控制技術(shù)北京工業(yè)大學(xué)

專業(yè)碩士學(xué)位課程2023/5/20主要內(nèi)容概述控制原理系統(tǒng)分類與算法性能分析應(yīng)用1、概述

■第一節(jié)自適應(yīng)控制的任務(wù)■第二節(jié)自適應(yīng)控制的相關(guān)定義■第三節(jié)自適應(yīng)控制的發(fā)展概況■

第四節(jié)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的主要類型第一節(jié)自適應(yīng)控制的任務(wù)1.1現(xiàn)代控制理論的局限性必須基于系統(tǒng)的參數(shù)模型實(shí)施效果不理想和模型不確定性等特點(diǎn)現(xiàn)有理論不適于工業(yè)系統(tǒng)的控制；如反饋控制和最優(yōu)控制系統(tǒng)中，均假設(shè)被控對象的數(shù)學(xué)模型已知而且確定，例如其差分方程通常描述為：實(shí)際被控對象常常呈現(xiàn)模型未知，非線性，參數(shù)時(shí)變,多干擾，大遲延等特性?！按_定的”線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)→一般反饋與最優(yōu)控制難以解決的。

設(shè)計(jì)一種特殊的控制系統(tǒng)，它能夠自動地補(bǔ)償在模型階次、參數(shù)和輸入信號方面非預(yù)知的變化。1.2自適應(yīng)控制的任務(wù)第二節(jié)自適應(yīng)控制的相關(guān)定義2.1“自適應(yīng)控制”的定義1974年，Landau：“自適應(yīng)控制”的含義是：利用可調(diào)系統(tǒng)（通過修改它的參數(shù)或結(jié)構(gòu)，或通過修改它的輸入信號來調(diào)節(jié)它的性能）的輸入、狀態(tài)和輸出來測量某個(gè)性能指標(biāo)，將其與規(guī)定的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，然后由自適應(yīng)機(jī)構(gòu)修改可調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)或產(chǎn)生一個(gè)輔助信號，以保持系統(tǒng)的性能指標(biāo)接近于規(guī)定的性能指標(biāo)?；咎卣鳍?/p>

被控對象均有某種不確定性

a.內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)的不確定性；

b.干擾的不確定性。②

不確定性要求系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)（或自調(diào)整）功能，以保證性能指標(biāo)最優(yōu)或次優(yōu)。本質(zhì)上決定了自適應(yīng)系統(tǒng)是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)。2.2自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本功能傳統(tǒng)的控制理論與控制工程中，當(dāng)對象是線性定常、并且完全已知的時(shí)候，才能進(jìn)行分析和控制器設(shè)計(jì)。無論采用頻域方法，還是狀態(tài)空間方法，對象一定是已知的。如，在線性對象已知的情況下，可以進(jìn)行諸如穩(wěn)定性分析、超前滯后校正環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、極點(diǎn)配置（狀態(tài)反饋）、最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)等一系列控制系統(tǒng)的分析和綜合工作。這類方法稱為基于完全模型的方法。在模型能夠精確地描述實(shí)際對象時(shí)，基于完全模型的控制方法可以進(jìn)行各種分析、綜合，并得到可靠、精確和滿意的控制效果。因此，在控制工程中,要成功地設(shè)計(jì)一個(gè)良好的控制系統(tǒng),不論是通常的反饋控制系統(tǒng)或是最優(yōu)控制系統(tǒng),都需要掌握好被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.然而,有一些實(shí)際被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是很難事先通過機(jī)理建?；螂x線系統(tǒng)辨識來確知的,或者它們的數(shù)學(xué)模型的某些參數(shù)或結(jié)構(gòu)是處于變化之中的.對于這類事先難以確定數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng),通過事先整定好控制器參數(shù)的常規(guī)控制往往難以對付.這種被控系統(tǒng)的特性未知或處于變化之中,有如下幾個(gè)原因:由于被控系統(tǒng)本身的復(fù)雜性或所處的環(huán)境的惡劣等因素,使得事先確定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型非常困難或代價(jià)太高.如有些化工反應(yīng)過程機(jī)理建模太復(fù)雜難以進(jìn)行,又因代價(jià)太高而不容許通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)以獲取系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)并用離線系統(tǒng)辨識的方法來建模.工作情況的改變引起系統(tǒng)參數(shù)的改變.例如：軋鋼過程的卷取過程的慣性等會隨著鋼卷的直徑而變化;機(jī)械手的動態(tài)特性會隨機(jī)械手的伸屈而大范圍內(nèi)變化.環(huán)境變化引起系統(tǒng)參數(shù)的改變.例如：飛行器在低空和高空的氣動特性相差很大;某些電子器件和化學(xué)反應(yīng)過程中的某些參數(shù)隨著環(huán)境的溫度和濕度的變化而變化.傳統(tǒng)控制方法在模型參數(shù)不確定時(shí)的應(yīng)用情況：傳統(tǒng)控制系統(tǒng)對于模型內(nèi)部參數(shù)不確定性和外部擾動的影響有一定的抑制能力，但常常是以犧牲性能為代價(jià)的。魯棒控制方法是針對一定程度的不確定性提出的，可以在給出參數(shù)不確定域的條件下設(shè)計(jì)穩(wěn)定的控制器，但同樣不能保證性能，并且在參數(shù)完全未知時(shí)不易使用。實(shí)際上，傳統(tǒng)控制方法是以犧牲系統(tǒng)的控制性能為代價(jià)，通過控制器本身的魯棒性被動地適應(yīng)對象特性或擾動特性未知或變化的控制問題。這種控制器本身的魯棒性能適應(yīng)的這些變化只能是小范圍的，不能解決變化較大的對象特性或擾動特性變化問題。面對上述系統(tǒng)特性未知或經(jīng)常處于變化之中而無法完全事先確定的情況,如何設(shè)計(jì)一個(gè)滿意的控制系統(tǒng),使得能主動適應(yīng)這些特性未知或變化的情況,這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問題.自適應(yīng)控制的基本思想是:在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,系統(tǒng)本身不斷地測量被控系統(tǒng)的狀態(tài)、性能和參數(shù),從而“認(rèn)識”或“掌握”系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行指標(biāo)并與期望的指標(biāo)相比較,進(jìn)而作出決策,來改變控制器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)或根據(jù)自適應(yīng)規(guī)律來改變控制作用,以保證系統(tǒng)運(yùn)行在某種意義下的最優(yōu)或次優(yōu)狀態(tài).按這種思想建立起來的控制系統(tǒng)就稱為自適應(yīng)控制系統(tǒng).實(shí)際上,從控制理論的發(fā)展來說,反饋控制、擾動補(bǔ)償控制、最優(yōu)控制、以及魯棒控制等,都是為了克服或降低系統(tǒng)受外來干擾或內(nèi)部參數(shù)變化所帶來的控制品質(zhì)惡化的影響.這些在一定范圍或某個(gè)側(cè)面上亦能克服或抑制某些不確定性或干擾的傳統(tǒng)控制方法與自適應(yīng)控制的區(qū)別在于:自適應(yīng)控制是主動去適應(yīng)這些系統(tǒng)或環(huán)境的變化,而其它控制方法是被動地、以不變應(yīng)萬變地靠系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的穩(wěn)定性裕量或魯棒性克服或降低這些變化所帶來的對系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能指標(biāo)的影響;好的自適應(yīng)控制方法能在一定程度上適應(yīng)被控系統(tǒng)的參數(shù)大范圍的變化,使控制系統(tǒng)不僅能穩(wěn)定運(yùn)行,而且能保持某種意義下的最優(yōu)或接近最優(yōu),而其它控制方法只能適應(yīng)小范圍的變化或擾動,在一定范圍保持系統(tǒng)穩(wěn)定,伴隨而來的還會降低系統(tǒng)的性能指標(biāo)。自適應(yīng)控制也是一種基于模型的方法，與基于完全模型的控制方法相比，它所依賴的關(guān)于模型和擾動的先驗(yàn)知識比較少，自適應(yīng)控制策略可以在運(yùn)行過程中不斷提取有關(guān)模型的信息，自動地使模型逐漸完善。第三節(jié)自適應(yīng)控制的發(fā)展概況自適應(yīng)控制大約在20世紀(jì)50年代即已開始發(fā)展,當(dāng)時(shí)大都是針對具體對象的設(shè)計(jì)方案的討論,尚未形成理論體系.20世紀(jì)60年代以來,現(xiàn)代控制理論蓬勃發(fā)展所取得的一些成果,如狀態(tài)空間法、穩(wěn)定性理論、最優(yōu)控制、隨機(jī)控制和參數(shù)估計(jì)等等,為自適應(yīng)控制理論的形成和發(fā)展準(zhǔn)備了條件.自適應(yīng)控制的設(shè)想，最先是由考德威爾（W.1.Caldwell）于1950年提出來的。自適伸應(yīng)控輝制主范要發(fā)倉展歷工程:模型恢參考霜自適戲應(yīng)方兩法50年代恒中期--壇1典95惑8年美襲國麻瞧省理憤工學(xué)某院教婆授H.鐘P.甚W松hi敏ta喪ke朗r首先繳應(yīng)用寨基于踏參數(shù)概最優(yōu)址化設(shè)們計(jì)的幼模型欠參考論自適罩應(yīng)方紀(jì)法設(shè)女計(jì)直炕升機(jī)順自適若應(yīng)自陳動駕肌駛儀元研究盞提出炎的.60年代薯中期--谷Pa隱rk倡s的基艙于Ly管ap誼un星ov穩(wěn)定孩性理宇論的下模型擇參考裙自適予應(yīng)控紹制設(shè)甩計(jì)60年代訓(xùn)末期--君La存nd針au等人臉的基捆于Po惑po穿v超穩(wěn)絨定性炊理論廣的模鉛型參嘗考自特適應(yīng)乘控制涌設(shè)計(jì)自校霸正控謀制方勞法50年代股末期--鹽Ka澆lm緒an秋n提出鵲的邊第辨識屠邊控己制的錢思想70年代秤初期--蜂As津tr貼om的自忘校正蛙調(diào)節(jié)黨器70年代炭中期--閃Cl束ar舞ke等人峽的自濁校正贏控制自適妄應(yīng)系看統(tǒng)的喚收斂本性分現(xiàn)析70年代扮初--裳As鎮(zhèn)tr恒om的初潑步分盲析70年代側(cè)末期--缺Lj矮un母g基于外常微也分方議程(O男DE企)理論置的收焦斂性屬分析80年代賺初期--巡壽Go翠od隔wi語n等人隨的基串于隨油機(jī)過湊程鞅(m課ar尸ti終ng易le肝)理論群的參脊數(shù)收朗斂性爸和控辜制的旋穩(wěn)定伯性及預(yù)最優(yōu)化性分豬析90年代說初--杰Ch狗en和Gu剃o的自植校正某調(diào)節(jié)裹器參賺數(shù)收煎斂性懸分析自適干應(yīng)控紛制的膝魯棒窩性分賣析及協(xié)魯棒飛自適伴應(yīng)控認(rèn)制80年代龍初期--挽Ro魄hr到s的自信適應(yīng)府控制族系統(tǒng)乏的魯蠶棒性惜分析第四流節(jié)碎自適需應(yīng)控租制的挑主要讀類型變增聰益控質(zhì)制模型謠參考煉自適箏應(yīng)控貫制系圾統(tǒng)（MR裙AC絞S）自校蕉正控交制系俗統(tǒng)（ST抹R）2、自丈適應(yīng)輔控制古系統(tǒng)蘋控制粘原理第四月節(jié)狼自適居應(yīng)控?cái)r制系宗統(tǒng)設(shè)長計(jì)的磚基本哭假設(shè)第一這節(jié)秒變增嘩益控郊制第二臣節(jié)母模型藏參考堅(jiān)自適罩應(yīng)控歷制系填統(tǒng)第三顆節(jié)爬自校兄正控掘制系如統(tǒng)這種制系統(tǒng)跡的結(jié)淹構(gòu)如靈圖1所示,其結(jié)度構(gòu)和矛原理張比較條直觀,調(diào)節(jié)粉器按伸被控薦系統(tǒng)倍的參旨數(shù)已領(lǐng)知變繩化規(guī)文律進(jìn)激行設(shè)籍計(jì).2.單1變增籍益控?fù)渲飘?dāng)參體數(shù)因米工作尊情況毒和環(huán)碰境等誤變化數(shù)而變響化時(shí),通過典能測祥量到潔反映括系統(tǒng)亮當(dāng)前臂狀態(tài)放的系肯統(tǒng)變暗量,比照杜對系仰統(tǒng)的惑運(yùn)行帶的要至求(或性絲式能指利標(biāo)),經(jīng)過寺計(jì)算甜并按細(xì)規(guī)定駛的程惠序來勁改變戒調(diào)節(jié)甚器的帥增益詠結(jié)構(gòu).這種來系統(tǒng)代雖然腫僅僅踢是對史增益侮的變丸化進(jìn)冤行自劉適應(yīng)床調(diào)節(jié),難以駐完全勝克服始系統(tǒng)聞模型忌未知梳或模賺型參達(dá)數(shù)變拍化帶付來的絡(luò)影響類以實(shí)喊現(xiàn)完足善的寇自適話應(yīng)控鞭制,但是示由于圖系統(tǒng)壟結(jié)構(gòu)翠簡單,響應(yīng)樂迅速,所以乒在許共多實(shí)甜際系犧統(tǒng)中銜得到汽應(yīng)用.當(dāng)然,對于怠復(fù)雜溉的被遭控系校統(tǒng),僅僅家進(jìn)行唉增益鄭的自彈適應(yīng)橋是不躁夠的.因此,研究堂對更跑多的釘參數(shù)弊的變勿化以估及結(jié)線構(gòu)的翻變化隆的自畜適應(yīng)膏是理逼論和洲應(yīng)用虜發(fā)展智的需秩要.模型違參考莊自適殿應(yīng)控款制系怕統(tǒng)(M廊od坡eL鐮R濕ef逗er澇en錢ce貧A烈da異pt姑iv淋e辣Co賞nt損ro篩l林Sy對st兵em桐s,竿M廚RA濫CS尚)源于陶確定仔性伺趣服問陜題，效其基本紙結(jié)構(gòu)斧如圖2所示,它由拍兩個(gè)紛環(huán)路棒所組思成.內(nèi)環(huán)臥由調(diào)行節(jié)器急與被允控系斗統(tǒng)組塌成可巖調(diào)系溪統(tǒng),外環(huán)巧由參劇考模勝型與投自適劈燕應(yīng)機(jī)借構(gòu)組膝成.2.復(fù)2模型蜜參考討自適連應(yīng)控偉制系少統(tǒng)在MR盆AC方法古中，民內(nèi)環(huán)漫形成遮一個(gè)誘一般含的反毛饋控答制系澇統(tǒng),只是亞其控膝制器倚的參倡數(shù)不烤是固運(yùn)定的口，而窗是由碎外環(huán)紗進(jìn)行制調(diào)整;當(dāng)被萬控系駝統(tǒng)受常干擾旅的影碑響而調(diào)使運(yùn)水行特窩性偏赤離了中參考搬模型朵的輸利出的揭期望到軌跡,則通糊過被耽控系墾統(tǒng)和樹參考毫模型伏的輸膽出之鳴差產(chǎn)付生的烤廣義敵誤差臉來修庸改調(diào)蠶節(jié)器塵的參肉數(shù),使可礦調(diào)系掏統(tǒng)與腸參考貍模型刑相一兼致.自校潑正控壯制系謙統(tǒng)又疲稱為拖參數(shù)仇自適簽應(yīng)系唉統(tǒng),它源于鞠隨機(jī)凳調(diào)節(jié)略問題醫(yī)，其一豈般結(jié)剪構(gòu)如強(qiáng)圖3所示.該系邊統(tǒng)有軍兩個(gè)菜環(huán)路,一個(gè)博環(huán)路故由參刃數(shù)可來調(diào)的抖調(diào)節(jié)釘器和您被控做系統(tǒng)鵲所組丙成,稱為渴內(nèi)環(huán),它類雄似于輸通常便的反占饋控稀制系然統(tǒng);另一種個(gè)環(huán)圾路由昏遞推右參數(shù)明估計(jì)耽器與輩調(diào)節(jié)醋器參惰數(shù)計(jì)賽算環(huán)托節(jié)所溜組成,稱為林外環(huán).2.大3自校委正控詳制系寫統(tǒng)自校獲正控依制系船統(tǒng)與匹其它爐自適怨應(yīng)控望制系評統(tǒng)的躁區(qū)別枝為其犬有一瞎顯性之進(jìn)行魄系統(tǒng)稈辨識促和控?fù)u制器神參數(shù)肝計(jì)算(或設(shè)孫計(jì))的環(huán)扣節(jié)這云一顯餃著特和征.自校疫正控襲制的蒜思想津是將諷在線夾參數(shù)辜估計(jì)服與調(diào)括節(jié)器附的設(shè)抱計(jì)有威機(jī)的療結(jié)合鐵在一乘起.在自顏適應(yīng)輔控制原系統(tǒng)猴的運(yùn)付行過攀程中,首先擾進(jìn)行旨被控漢系統(tǒng)喇參數(shù)勞的在博線估景計(jì),然后遇基于有估計(jì)繪結(jié)果荷進(jìn)行司調(diào)節(jié)懂器參互數(shù)的本選擇障設(shè)計(jì)斥或計(jì)怎算,并根膽據(jù)設(shè)咽計(jì)結(jié)霸果在冊線修扶改調(diào)拋節(jié)器克的參陡數(shù)并朽在線柄控制,以達(dá)格到有轎效地豎消除機(jī)被控摧系統(tǒng)吳的參究數(shù)擾調(diào)動所勤造成極的影頌響;基于南系統(tǒng)豎運(yùn)行(控制)結(jié)果,再進(jìn)暗行下授一周友期的益被控促系統(tǒng)篩的模吃型(參數(shù))辨識,控制更器相瓣關(guān)參葵數(shù)設(shè)籃計(jì)(計(jì)算)及在桶線控邊制.如此筆循環(huán)性下去,即構(gòu)舍成邊匪在線激辨識誦系統(tǒng)排模型預(yù)、邊掃控制殃的自童校正驗(yàn)控制頑系統(tǒng).其邊停辨識鞠邊控即制的勁過程晴可由回如下桐流程莫圖示.2.遵4自適鏡應(yīng)控立制系刻統(tǒng)設(shè)倘計(jì)的的基本耗假設(shè)第一煤節(jié)MR回AC王S的常綁見結(jié)麗構(gòu)第二例節(jié)MR厘AC錘S基本茂原理庫與數(shù)獄學(xué)模紐奉型第三疊節(jié)ST漢R基本麻原理郵與數(shù)份學(xué)模銀型3、自響適應(yīng)覺控制哪系統(tǒng)察分類伴與算溝法第四亡節(jié)戲自適守應(yīng)控慨制系每統(tǒng)的傷設(shè)計(jì)撕方法3.圍1瓜M犯RA硬CS的常初見結(jié)半構(gòu)3.納2尚M好RA蕩CS基本慰原理倘與數(shù)常學(xué)模再型3.盛3顏S放TR原理陵和數(shù)虎學(xué)模昆型圖1所示融為具此有可拒調(diào)增比益的MR聾AS的框柿圖.圖中,開環(huán)壇穩(wěn)定君的被精控系輛統(tǒng)增碌益Kp隨時(shí)伙間,環(huán)境馳或系斧統(tǒng)內(nèi)淘外擾肚動緩聚慢變釀化;Kc為可暑由自能適應(yīng)震規(guī)律保調(diào)節(jié)喉的可田調(diào)增譜益(比例飯調(diào)節(jié)決器的梅比例拆系數(shù)).3.段4.丈1采用鋒局部多參數(shù)齒最優(yōu)聲化技射術(shù)的脹設(shè)計(jì)健方法3.攀4自適瞞應(yīng)控漏制系資統(tǒng)的裳設(shè)計(jì)即方法利用參數(shù)孩最優(yōu)恒化技楚術(shù)求取未自適印應(yīng)控懶制律貫。19足58年由MI徐T提出賺，故鏟稱為MI器T法。輸出語廣義磚誤差e=ym-y,目的日為根填據(jù)使研得J為最纖小的胖前提焦下選擇Kc。根據(jù)耕梯度勾法(最速挽下降構(gòu)法)，如適下選吐?lián)馣c：步長旬，>0Kc的初夠值兩邊鄙對t求導(dǎo)故：由r(t)到e(t)的開策環(huán)傳鄭函Ge(s)為：即e(t)所滿熱足的響微分珍方程問為：微分道算子馳：兩邊北對Kc求導(dǎo)喚：(1概)此自劣適應(yīng)重規(guī)律許只需鵲要一故個(gè)積分櫻器和貪一個(gè)串乘法撈器。比較綁可得寫：代入(1素)得：缺點(diǎn)臉：不萬能保忌證穩(wěn)鼓定性釀，即e可能清發(fā)散預(yù)。設(shè)在t=0時(shí)，販輸入r(t)=R(階躍),假定ym的動手態(tài)響奮應(yīng)比e的自曬適應(yīng)桌調(diào)整過悠程快秧得多插，則項(xiàng)當(dāng)時(shí)恒間充撫分長叫以后憑，ym取穩(wěn)鋤態(tài)值KmR,yp取穩(wěn)泰態(tài)值Kc(0雅)KpR,此時(shí)遺輸出割的廣崖義誤姥差e滿足喜：時(shí)，暮系統(tǒng)仔不穩(wěn)刮定。例：參考饅模型莫：這時(shí)投閉環(huán)緩自適彎應(yīng)控聚制系償統(tǒng)為綿：對于倡設(shè)計(jì)版一個(gè)站控制料系統(tǒng)耳來說,首要孝的目淋標(biāo)是哪穩(wěn)定.MI愚T方法獵的最供大的井缺點(diǎn)刺是只甲考慮淋到優(yōu)薦化輸荷出誤照差和像參數(shù)傅誤差脫的某勞種正浙性指桌標(biāo)函胖?jǐn)?shù)及胖這些糞誤差由的收逮斂過暑程,而不絞能確拜保所魯設(shè)計(jì)懷的自眉適應(yīng)虧控制根系統(tǒng)驚閉環(huán)濾是全損局漸違近穩(wěn)心定的上世土紀(jì)60年代袖中期,P鋪ar拘ks提出版了用硬李氏搭穩(wěn)定默性理各論對MR劫AS進(jìn)行屋設(shè)計(jì)斗的方傾法,確保肺了該尸類自皆適應(yīng)劑系統(tǒng)特的穩(wěn)碧定性.3.嫂4.庸2基于Ly睡ap忙un邀ov穩(wěn)定篩性理滲論的儉設(shè)計(jì)匠方法1采用閣可調(diào)們系統(tǒng)駁狀態(tài)眾變量覆構(gòu)成雁自適彎應(yīng)規(guī)躬律的旅設(shè)計(jì)轎方法對一啞般多韻變量輩線性鐮系統(tǒng)盞，可恢采用昌如圖3所示座的控厚制器挎結(jié)構(gòu)嗽。設(shè)所凈選定薪參考賤模型悶的狀券態(tài)方床程為情：x`m=Amxm+Bmr笑xm(0宰)=xm0(1鳳)其中Am為nn維穩(wěn)身定矩醒陣,Bm為nm維矩幻玉陣.所選出定的也參考病模型(Am,Bm)一般夫?yàn)闈u典近穩(wěn)杠定的,且其畫狀態(tài)刑完全延能控像能觀應(yīng)的.此外仆參考競模型(Am,Bm)應(yīng)體完現(xiàn)對本被控淘系統(tǒng)罩的輸宗出響棗應(yīng)和斥性能渡指標(biāo)圈的要藍(lán)求,如超調(diào)巖量、敢快速跑性、池周期園性、葉阻尼孔比、筐動態(tài)猾速降畢和通閥頻帶去寬等森指標(biāo)劇可通碧過參勁考模催型的稅選取玩來體虧現(xiàn).實(shí)際漆上,參考感模型森體現(xiàn)戀對被疊控系氏統(tǒng)輸陵出響跑應(yīng)和墨性能衣指標(biāo)肉的理倚想化炕要求.被控牧系統(tǒng)企的狀拾態(tài)方習(xí)程x`=Ax+Bux(0乖)=撕x0設(shè)系線統(tǒng)的磚廣義煙狀態(tài)穿誤差膛向量則現(xiàn)在喪問題阻為設(shè)票計(jì)Kv和Kc，使隊(duì)得誤槐差系發(fā)統(tǒng)為計(jì)漸近蕉穩(wěn)定漏。從桌而有定義腹李雅推普諾圍夫函聚數(shù)其中親，里分伐別是礎(chǔ)的墨第i列，P為對珠稱正磨定矩著陣，可顯然偷，V正定饞，而Am為穩(wěn)層定，撿故必孤存在建有正挺定矩究陣Q滿足摘李亞號普諾予夫方色程：代入姐上式知有：分別槳是向醬量x，r的第i分量芝，如網(wǎng)果我尸們選局擇即取則愉為負(fù)饒定，薦從而庸廣義勝誤差騙系統(tǒng)咱為漸芹近穩(wěn)蔬定。這種協(xié)方法盤要求偷所有爭狀態(tài)贏可測郊，這贏對許待多實(shí)毛際對慕象往洞往不現(xiàn)實(shí)魚，為鋸此可彩采用今按對渠象輸摩入輸煙出來漢直接任設(shè)計(jì)墓自適曾應(yīng)控尾制系統(tǒng)。巧其中光一種扇為直接爬法，它煤根據(jù)六對象疫的輸什入輸岡出來尤設(shè)計(jì)莖自適應(yīng)控亭制器印，從中而來律調(diào)節(jié)弓可調(diào)板參數(shù)怕，使想可調(diào)震系統(tǒng)群與給要定參鴉考模型匹暫配，寸另一凳種為間接閃法，利副用對克象的惠輸入善輸出撕設(shè)計(jì)腹一個(gè)島自適應(yīng)圖觀測商器，批實(shí)時(shí)柴地給悔出對童象未近知參罰數(shù)和皆狀態(tài)治的估墊計(jì)，趣然后利用鑒這些隸估計(jì)瓜值再毫來設(shè)社計(jì)自透適應(yīng)牌控制下器，棍使對村象輸類出能境跟蹤模型角輸出拌，或賄使其碗某一垃性能屠指標(biāo)奴最優(yōu)以。2采用汽受控膀?qū)ο蟑忀斎肽戄敵鰞H構(gòu)成狠自適飛應(yīng)規(guī)總律的貢設(shè)計(jì)龜方法系統(tǒng)帽結(jié)構(gòu)甜如下丘頁圖4中所翁示。由圖4,參考雖模型淹和參剖數(shù)可雙調(diào)被化控系退統(tǒng)的s域表悉達(dá)式娃分別張為其中D(s)和N(s)分別烘為如箏下已雀知的n階的摘穩(wěn)定窩首一胃多項(xiàng)憂式和n-1階多脖項(xiàng)式下面嗽基于堤李氏飛穩(wěn)定揪性理脹論,設(shè)計(jì)膨比例伙調(diào)節(jié)輪器的滲增益Kc的自勞適應(yīng)拉規(guī)律.設(shè)計(jì)趟任務(wù):設(shè)計(jì)扛可調(diào)孟增益Kc的自點(diǎn)適應(yīng)尚規(guī)律,使得蛾控制陸系統(tǒng)謝能夠脂適應(yīng)砍被控境對象峰時(shí)變棒或未臟知的或開環(huán)往增益Kp,且被得控系惰統(tǒng)的劣輸出護(hù)動態(tài)嫂特性秤與參誼考模罷型相撓一致.首先各定義啟如下鑄廣義蘭誤差e=ym-y因此,誤差e的傳窗遞函陷數(shù)為其中鋸增益蝴誤差K~為K~=Km-KcKp(4呈)由式(3塘)可知,廣義惡誤差e滿足覺如下擺微分催方程e(n)+an-1e(n-1酒)+.別..君+a0=K~[bn-1r(n-1狡)+.終..堅(jiān)+b0r]兔(5座)選擇儀狀態(tài)哈變量里：可得聯(lián)其狀通態(tài)方忍程實(shí)隙現(xiàn)：其中如下輕定義鬧正定命李氏貝函數(shù)V=xTPx+K~2>0邊(堵7)式中P為所娛選定卻的正澡定矩堅(jiān)陣,為大艘于零陽的實(shí)溉數(shù).對函會數(shù)V求導(dǎo)奶可得參考新模型鳥總是五穩(wěn)定臨的，A為穩(wěn)耳定陣發(fā)，因綱此總死可以聯(lián)選擇棵正定長矩陣Q，使暗得故若令球即可豪推出竄負(fù)崇定。蚊于是剩可得狠：由上舍式可珍知,該自纖適應(yīng)保規(guī)律蘇除包困含輸?shù)瘸稣`貸差e之外,還包識含它拳的各撞階微.對實(shí)爛際控腥制系絡(luò)統(tǒng)來算說,帶有房誠微分識因素銷的控別制規(guī)益律對叨系統(tǒng)盯的環(huán)富境變煩化或傘擾動區(qū)較敏鬼感,容易給引起康系統(tǒng)壞的不庫穩(wěn)定,而且窩實(shí)現(xiàn)憲純微擱分環(huán)熟節(jié)也蓋較困荷難.因此,該自尼適應(yīng)較規(guī)律顫在具膠體實(shí)嶺現(xiàn)上虹有一坑定困昆難.為此辰，可害在選筒擇P矩陣應(yīng)時(shí)使P滿足PB=μCT=[μ0鍵…瞞0]T，μ>0此時(shí)疲就有自適濃應(yīng)控?zé)┲瞥ＤX常兼耀有隨銷機(jī)性說、非激線性姿和時(shí)魂變等律特征,內(nèi)部礙機(jī)理舉也相吼當(dāng)復(fù)戀雜,所以托分析校這類粉系統(tǒng)構(gòu)十分測困難.目前,已被若廣泛倆研究蟲的理剃論課巾題有姓穩(wěn)定關(guān)性、可收斂蹲性和芬魯棒殺性等,但取希得的娃成果觀與人察們所暮期望訓(xùn)的還唐相差形甚遠(yuǎn).下面祥簡單啞介紹押在自彎適應(yīng)號控制豈研究面中的茫如下昆理論似問題.穩(wěn)定屠性收斂友性魯棒殖性其它艦理論枝問題4、自更適應(yīng)跑控制帝系統(tǒng)徑性能獻(xiàn)分析穩(wěn)定牢性是挽一個(gè)消控制窩系統(tǒng)撒設(shè)計(jì)可中的郊首要敬目標(biāo),自適而應(yīng)控壘制系膠統(tǒng)設(shè)音計(jì)亦睜如此.目前瀉許多以自適螺應(yīng)控舊制系續(xù)統(tǒng)的頃設(shè)計(jì)秒是以棄能保柿證整霜個(gè)系精統(tǒng)全惰局穩(wěn)帆定為剩準(zhǔn)則賭的.對確例定性途被控閣系統(tǒng)蹲的自譽(yù)適應(yīng)仇系統(tǒng),穩(wěn)定區(qū)性分憤析和爽設(shè)計(jì)件問題雁相對燙來說灶研究北得成姻熟一齊些.但對曬隨機(jī)教被控初系統(tǒng),則困拳難得園多,取得倡的成惡果也稀有限.4.紋1穩(wěn)定奧性自適纏應(yīng)控保制系攻統(tǒng)的酸收斂嚷性是購指其作自適俘應(yīng)規(guī)紀(jì)律是班否收孕斂于斤參數(shù)征已知到時(shí)的夢最優(yōu)制控制泛規(guī)律.對自畫校正晚方法,自適誦應(yīng)規(guī)化律的鑄收斂手性問戚題直煌接與增參數(shù)蛇估計(jì)但環(huán)節(jié)韻的收辮斂性傻有關(guān).無論鋼對于MR臟AC革S或自想校正鋸控制幟系統(tǒng),參數(shù)哈的收爛斂性按問題型依然臺未能浴有很六好的襪解決.A讀nd高er關(guān)so厘n在80年代胞初曾搖指出,缺乏器系統(tǒng)瞎持續(xù)沖激勵(lì)尼的自艘適應(yīng)陶系統(tǒng),由于兼其自敞適應(yīng)架規(guī)律酒未能裝一致映性收糞斂,則被詞控系際統(tǒng)的辱輸出織將發(fā)購生間增歇性姿的“亞噴發(fā)(b爸ur從st桌in筒g)演”現(xiàn)象.因此,自適兵應(yīng)系鐮統(tǒng)的筍收斂孟性問校題是榴一個(gè)獎(jiǎng)相當(dāng)庸重要米的問傲題,它將懲關(guān)系拖到整期個(gè)控政制系含統(tǒng)的腰性能.目前,對自因適應(yīng)度控制火系統(tǒng)厘的收諒斂性暖問題蒼已經(jīng)胃取得火很大娃的進(jìn)榴展,可以珍這樣第說,該問環(huán)題得執(zhí)到較喬圓滿腐解決.對收岸斂性合分析,還存草在的亮問題飛是,現(xiàn)在撤的收非斂性謠分析睡和結(jié)券論都間是在吩對被腰控系基統(tǒng)和積擾動產(chǎn)的模調(diào)型等器加了執(zhí)非常革強(qiáng)的利限制梳性條匹件的虛情況爽下得者到的.這些倒條件池若改守變,則結(jié)少論很躺可能亡不成裕立.因此,現(xiàn)今內(nèi)的收屠斂性珍分析粘中的必主要匠問題南是:減弱石給被嘆控系撇統(tǒng)和國擾動窯所加稱的條啟件,并使群這些伏條件浙易于威檢驗(yàn).4.而2收斂深性粗略磨地說,系統(tǒng)熄的魯愛棒性(r腹ob船us宜tn齊es幅s)是指井系統(tǒng)鴿的某咬種性屬能指根標(biāo)對盼系統(tǒng)鴿內(nèi)部丈和環(huán)鑼境變羞化、免擾動治或未這建模分動力捏學(xué)特急性的滲不敏宋感性.自適揉應(yīng)控超制系拔統(tǒng)的腎魯棒扮性主醉要是段指:在存采在擾堆動和趟未建虧模動箭力學(xué)晚特性蠶的條踢件下,系統(tǒng)拜保持徹其穩(wěn)朵定性筋和性終能的塘能力.魯棒濱性問宣題在央早期所的自黃適應(yīng)霸方法往的理幕論研均究中張未引棚起重鐵視,直到80年代冰初,R湯oh寶rs在其錢博士臂論文花研究暖工作亂中首粱先系冬統(tǒng)討召論這賽個(gè)問權(quán)題才窮逐漸注引起樹重視.研究育結(jié)果雹查明,擾動磚能使睬系統(tǒng)善參數(shù)斗嚴(yán)重厘漂移,導(dǎo)致于系統(tǒng)慘不穩(wěn)衛(wèi)定,特別戴是在弟未建干模高藝頻動游力學(xué)將特性伴的條臉件下,當(dāng)指蛋令信處號過趴大或原含有堆高頻謠成份,或自熟適應(yīng)壯增益穩(wěn)過大,或存虹在量原測噪銹聲,都可裝能使蘋系統(tǒng)在喪失局穩(wěn)定扇性.目前端已提熱出若米干方絨案來印克服澆上述并各種夫原因納造成嗓的不示穩(wěn)定妹性,增強(qiáng)販系統(tǒng)代的魯管棒性,但遠(yuǎn)踢未達(dá)飼到令蒼人滿長意的嗎程度.因此,如何忌設(shè)計(jì)愿一個(gè)紅魯棒舌性強(qiáng)京的自爆適應(yīng)盒控制燙系統(tǒng)城是當(dāng)杰前的馬一個(gè)鵲十分著重要紐奉的理菊論問葛題.4.廈3魯棒喬性除上淋述理輕論研筑究領(lǐng)定域外,自適則應(yīng)控從制理倘論研惑究中啊難度微較大,有待僑解決饒的問它題還爪有:時(shí)變邊和非欣線性同系統(tǒng)悼的自傻適應(yīng)曾控制愈理論;自適喉應(yīng)速重度的蹦定量飽和半資定性其理論,包括倆自適鼓應(yīng)暫蓮態(tài)的篩理論穩(wěn)分析;自適僚應(yīng)控貢制系農(nóng)統(tǒng)的糧優(yōu)化獲設(shè)計(jì)怒理論;自適算應(yīng)控羨制系像統(tǒng)的拍簡化疲設(shè)計(jì)蔥理論,包括漏模型見簡化塊、控圈制器嘴簡化共、設(shè)蹲計(jì)方服法簡棚化等;在各茂類擾棟動下微的分摸析.自適灑應(yīng)控吧制系譽(yù)統(tǒng)理破論是過建立益在穩(wěn)紐奉定性睛理論,概率覺論與遙隨機(jī)網(wǎng)過程愛理論,最優(yōu)彎化理岡論,隨機(jī)羊控制刻理論訓(xùn)以及居系統(tǒng)您辨識充與參燥數(shù)估卻計(jì)等疾的基撓礎(chǔ)之困上的.因此,它的鍬發(fā)展屆有賴畫于其現(xiàn)它相般關(guān)學(xué)鋤科的臥發(fā)展,也有匪賴于原廣泛磨的應(yīng)就用實(shí)柔踐及雷其對許自適撞應(yīng)控老制理意論的強(qiáng)需求址與挑段戰(zhàn).4.例4其他施理論揪課題自適籃應(yīng)控剩制理享論及傅其系爭統(tǒng)的掉誕生育是實(shí)底際工他程系辜統(tǒng)的培需要,最早永的自井適應(yīng)榮方法給的研財(cái)究就傻是針柜對飛槍機(jī)駕設(shè)駛而帝進(jìn)行練的.隨著嫁自適莫應(yīng)控已制理妄論和仆設(shè)計(jì)多方法涼的發(fā)獎(jiǎng)?wù)?簡便粥廉價(jià)狠的微慈型計(jì)啟算機(jī)染的普哲及,都使榴得自障適應(yīng)濱控制歪技術(shù)概逐漸塑得到插廣泛幻玉的應(yīng)志用.4、自平適應(yīng)蛇控制敞系統(tǒng)付應(yīng)用病概況下面,將簡宜單介肺紹一洲下自爹適應(yīng)禿控制億在一番些主久要應(yīng)固用領(lǐng)噸域的醫(yī)應(yīng)用蜓情況.在航琴海方竿面,首先羊是在屢大型依油輪憑上由As派tr院om等學(xué)焰者采劫用自刮校正嚇調(diào)節(jié)搜方法抱實(shí)現(xiàn)峰了自柏適應(yīng)埋自動爪駕駛撥儀,取代披了原瀉有的PI醫(yī)D調(diào)節(jié)想器的追自動曬駕駛搭儀.實(shí)踐巾表明,自適煙應(yīng)自寒動駕偽駛儀光能夠顫在變俯化復(fù)掛雜的禽隨機(jī)雞環(huán)境陷下,如海喚浪,潮流,陣風(fēng)只的擾溉動下,以及房誠在不周同的歉負(fù)荷嫂、不卵同的茄航速穴下,使油籮輪都筒能夠美按照暴預(yù)定橡的航剖跡穩(wěn)女定可些靠地住航行,并取平得了霜良好秒的經(jīng)擦濟(jì)效資益.在電然力系衡統(tǒng)方隙面,在60年代嘉中期歌就提梁出用檢自適雀應(yīng)方區(qū)法來表實(shí)現(xiàn)額鍋爐優(yōu)燃燒宰效率響的優(yōu)沖化控趣制.實(shí)踐稻表明,特別根是在浴熱交碰換器逢上借很助于晉自適籍應(yīng)技炎術(shù),能使卡控制歡參數(shù)避最優(yōu)哭地適釀應(yīng)發(fā)礦電機(jī)等的各芽種負(fù)芳荷條剩件.在化逃工、最冶金詳、輕慨工(造紙艦、發(fā)遮酵等)工業(yè)樣方面,許多閱工藝剖過程裁是非恰線性特、非文平穩(wěn)露的復(fù)依雜過督程,原材險(xiǎn)料成梳分改膛變、縣催化