非线性控制基础(第五章).pdf

第五章 自适应控制 5.1 什么是“自适应控制”？ • 一般在生活中，所谓“ 自适应”是指生物能改变自己的习 性以适应新的环境的一种特征。 • 自适应控制器是这样一种控制器，它能够修正自己的 特性以适应对象和扰动的动特性的变化。 1 • 提出“ 自适应控制”方法的原因： – 在经典控制理论中，当对象是线性定常、并且完全 已知的时候，才能进行分析和控制器设计。无论采 用频域方法，还是状态空间方法，对象一定是已知 的。 – 在线性对象已知的情况下，可以进行诸如稳定性分 析、超前滞后校正环节设计、极点配置（状态反 馈）、最优控制器设计等一系列控制系统的分析和 综合工作。 – 这类方法称为基于完全模型的方法 2 • 基于完全模型的方法 – 如描述对象的数学模型是线性的，且其结构（系统阶 数、输入输出维数）、参数、外部干扰准确已知的话， 这种预测也是准确的。据此可以针对数学模型进行各种 分析、综合，设计满足性能指标要求的控制算法。 – 在模型能够精确地描述实际对象时，基于完全模型的控 制方法可以得到可靠、精确和满意的控制效果。 代价：详细研究、调查和测量（包括离线测量和在线辨 识）实际对象，根据物理原理建立数学模型，通过仿真验 证模型的精确性。 获得：在一些情况下可以得到可靠、精确和满意的控制效 果。 目前在理论上，基于完全模型的方法仅对线性对象和少 数特殊的非线性对象有效。 3 • 确定性（经典）控制、自适应控制的关系 – 被控对象一般表示： n m x t f( )x t u( t( ), t( w), t , , x( )),R u R , θ ∈ ∈ y t h x( t) u (t ( ),t v( t), , , y ( )),R θ ∈ r – 如对上述表示可以线性化，得到： θ + θ + x (t ) A ( ,t )x (t ) B ( ,t )u (t ) w (t ) y (t ) C ( ,t )x (t ) v (t ) θ + – 或再进行离散化，得到： + Φ θ + Γ θ