自适应控制理论及其发展综述.docx

 PAGE \* MERGEFORMAT 11 考试成绩任课教师  陕西科技大学研究生考试试卷 考试科目 自适应控制与系统辨识 专 业 电力电子与电力传动 年 级 11级 考生姓名 姚君霞 考生学号 1106008 注 意 事 项 1．试题随试卷交回； 2．试卷评阅后，一周内送交研究生秘书处保存； 3．必修课以百分制计算成绩，考查课以五级计分（优、良、中、及格、不及格）计算成绩； 4. 考生类别为日校生、工程硕士、高校教师、同等学历。 自适应控制系统理论及其发展综述 摘要 本文介绍了现今发展比较成熟的两类自适应控制系统（模型参考自适应控制系统和自校正调节器）的控制原理及其发展概况，并指出了这两类自适应控制系统在稳定性、收敛性、鲁棒性及性能指标方面存在的问题和今后研究的方向。 关键词：自适应控制，MRAC，STR，发展 The Outline of The Theory And The Development of Self-adaptive Control Systems Abstract This paper introduces The Theory And The Development of MRAC and STR, which are two of Self-adaptive Control Systems and developing well recently, and presents the problems with the systems in stability，convergence，robustness and performance requirement and future research directions． Keywords：adaptive control，MRAC，STR，development  一 自适应控制的基本概念和定义 众所周知，当被控对象参数是已知定常或者是变化较小以致可忽略时，一般采用常规反馈控制，模型匹配控制或者最优控制等方法，便可以的到较为满意的控制效果。但是，当被控对象参数未知，或者由于环境条件影响，参数发生较大变化时，上述控制方式就不适用了。应为对象参数的变化会使本来处于某种最优指标状态工作的系统，不再是最优的甚至变成不稳定的系统。为了解决上述问题，使系统维持自最优或接近最优状态下工作，最有效的方法之一就是采用自适应控制方式。 自适应控制系统可通过结构图1来加以说明。 图1 自适应控制系统结构框图[1] 上述系统在运行过程中，根据参考输入r(t)、控制输入u(t)、对象输出y(t)和已知外部干扰来测量对象性能指标，从而认识和掌握系统当前的性能指标，然后与给定性能指标进行比较，做出决策，通过适应机构来改变系统的参数，或者产生一个辅的控制输入量，累加到系统上，以保证系统跟踪给定的性能指标，使系统处于最优或接近最优的工作状态。按照这种思想建立起来的系统叫做自适应控制系统。 判别一个系统是否是自适应的标志是看它是否包含性能指标控制环。 为了清楚起见，再给一个含义广泛的定义：自适应控制系统是一个具有一定适应能力的系统，它能够认识环境条件的变化（如负荷变化，风、雨等气候条件的变化，化学反应催化剂烦人变化等）并自动校正控制动作，使系统达到最优或接近最优的控制效果。 自适应控制有许多定义，不同学者根据自己的观点给出了各种定义[2]，在此不再赘述。 自50年代末期由麻省理工学院Wittaker等人提出第一个自适应控制系统以来，先后出现了许多形式完全不同的自适应系统，大致可以分为：增益自适应控制，模型参考自适应控制（MRAC），自校正控制（STC），直接优化目标函数自适应控制，模糊自适应控制，多模型自适应控制，自适应逆控制等。 二 自适应控制原理和数学模型 1 模型参考自适应控制原理与数学模型 MRAC系统的工作原理可通过结构图2来说明。先根据被控对象要求达到的性能指标，设计一个与对象同价的定常参考模型，将其与被控对象并联，在同一个参考输入r(t)的作用下，比较两者的输出得到的偏差，通常称之为广义误差，用e(t)表示。再通过设计出来的适应机构，去调节被控对象的参数，或者产生一个辅助控制输入量，累加到被控对象输入上，最终达到e(t)→0。这样，被控对象便跟上参考模型，模型的性能指标就是对象的性能指标。 图2 MRAC系统 这是一种用调节被控对象参数追踪参考模型变化规律的办法，达到要达到的性能指标。所用的数学模型可用两种方式来描述，即状态方程和输入、输出方程。 （1）用状态方程描述的MRAC系统 参考模型用如下线性状态方程表示： xm=Amxm+Bmr xm