自适应控制绪论.ppt

自适应控制 Adaptive Control 我们可以毫不含糊地说，从科学理论的角度来看，20世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论，也许可以称它们为三项科学革命，是人类认识客观世界的三大飞越。 “勇气”号在火星工作的英姿 “勇气”号火星探测器前景动画 火星探测器登陆火星示意图 自动控制理论的研究内容 经典控制理论 （传递函数，SISO，LTI） 讲授内容 绪 论 0.1 关于系统辨识 0.2 系统辨识的应用与发展 0.3 关于自适应控制 0.4 自适应控制系统的应用与发展 第1部分 系统辨识理论、方法及应用 第1章 系统辨识的基本概念 1.1 系统辨识的基本原理 1.2 系统描述的数学模型 1.3 系统辨识的步骤与内容 1.4 系统辨识的基本应用 第2章 系统辨识的最小二乘算法 2.1 最小二乘法原理 2.2 最小二乘估计的递推算法 2.3 慢时变参数的最小二乘递推算法 2.4 广义最小二乘法 第2部分 自适应控制 第3章 自适应控制概论 3.1 什么是自适应控制系统 3.2 为什么需要自适应控制 3.3 自适应控制的方案 3.4 自适应控制的设计和理论问题 第4章 模型参考自适应控制 4.1 模型参考自适应控制引言 4.2 基于局部参数最优化理论的设计方法 4.3 基于李雅普诺夫稳定性理论设计模型参考自适应控制系统 第5章 自校正控制（一） 5.1 自校正控制概述 5.2 单步输出预测自校正控制 5.3 控制加权自校正控制 第6章 自校正控制（二） 6.1 极点配置自校正控制 6.2 自校正PID控制 6.3 专家式自校正PID控制器 6.4 广义预测控制 第7章 多变量自校正控制 7.1 多变量自校正调节器 7.2 多变量自校正控制器 7.3 多变量极点配置自校正控制器 7.4 多变量系统自校正解耦控制 第8章 自适应控制系统的发展及应用 8.1 自适应控制技术的发展 8.2 工业锅炉的加权广义预测自校正控制 8.3 大滞后系统自校正智能极点配置内模控制 实体与模型 模型分类： 直觉模型： 物理模型： 数学模型： 获得数学模型的方法： 经验总结法： 机理分析法： 实验法： 数据拟合法： 用数据拟合法获得解析模型的过程即为系统辨识。 绪 论 0.1 关于系统辨识 0.1.1 什么是数学模型 在系统辨识中，数学模型可定义为一个被模型化的系统中的各个有关变量之间关系所构成的数学结构，即它用数学结构的形式来反映实际对象的行为特征。常用的数学模型有代数方程、微分方程、差分方程、偏微分方程和状态方程等。 数学模型的划分： （1）静态模型与动态模型； （2）线性模型与非线性模型； （3）参数模型与非参数模型； （4）确定性模型与随机性模型； （5）连续时间模型与离散时间模型； （6）时不变模型与时变模型； （7）时间域模型与频率域模型； （8）集中参数模型与分布参数模型。 模型间的相互转换 0.1.2 系统辨识的基本方法 机理建模 —白箱 系统辨识(实验建模) —黑箱 机理分析和系统辨识相结合的建模方法 —灰箱 0.1.3 系统辨识的基本内容 一般说来，若建立某一系统的数学模型的目的已经十分明确，同时对该系统已具备了一定的验前知识，就可以进行辨识该系统的数学模型及其参数，其内容为： 实验设计； 模型结构辨识； 模型参数辨识； 模型验证。 辨识的一般步骤 系统辨识的第一步：明确辨识目的。 为了实现这个目标，要进一步了解系统的一些特点—第二步：收集先验知识。 经过现场调查，发现： 车速调整存在同步困难，而不同步会引起断纸，因此，通常将车速设为恒定； 流量的改变到定量的改变存在约60秒的延迟，而响应过程只有约2秒；（保持浓度不变） 浓度的改变到定量的改变存在约120秒的延迟，而响应过程约80秒；（保持流量不变） 蒸汽压力的改变到水份的改变存在约45秒的延迟，而响应过程约60秒；（保持浓度与流量不变） 第三步：设计辨识试验。 辨识试验的目的是使采集到的数据能反映系统的动态特性，因此要对系统进行分块，为设计对分块后系统施加的激励信号，设计数据采集时的采样频率。对于本例，其中的一个分块为流量和蒸汽压力对定量、水份的影响； 试验时，保持车速和纸浆浓度不变； 对流量和蒸汽压力，分别施加伪随机序列扰动，幅度以不引起断纸为限； 设定采样频率为2，试验时间1000秒。 采集信