系统辨识和自适应控制第8章 自适应控制概论.pptVIP

第8章 自适应控制概论 8.1 什么是自适应控制系统 8.1.1 系统与控制 在运用系统理论分析研究各种现实问题过程中，一般遵循4条基本原则。 1）整体性原则 2）结构功能原则 3）目的性原则 4）最优化原则 ③有一定的克服对象特性变化的能力 8.1.3 什么是“自适应控制” 1)控制器可调 2)增加了自适应回路 3)适用对象 计算机控制的过程： (a)开机，施加一定的控制(恒值PI，或手动控制)，检测u(ih)和y(ih)，以构造(8.1.16)和(8.1.17)式； (b)解(8.1.16)和(8.1.17)式,得 和 ,进而由 (8.1.18)和(8.1.19)式获得控制器参数Ti和K； (c)将控制器参数调整为Ti和K，并投入运行。 8.2 为什么需要自适应控制 8.2.1 常规控制不能满足某些问题的要求 8.2.2 什么时候用自适应控制 8.3 自适应控制的方案 8.3.1 增益程序(调度)控制(Gain Scheduling) 8.3.2 模型参考自适应控制系统MRAS( Model Reference Adaptive Control System) 模型参考自适应控制系统MRAS的主要特点： ①通过输出误差信号e(e=y0-y)可以直接表达控制的性能和质量； ②自适应机构不是明显地去获得控制u驱动被控过程，而是通过获得一组控制器可调参数去驱动； ③设计主要针对输出跟踪问题。 模型参考自适应控制系统MRAS的主要优缺点： 优点：通常用模拟元件实现，速度快，实用价值明显。 缺点：理论基础尚不完善（假设条件太强），考虑稳定性的方法很多，但不明确哪种更好。 8.3.3 自校正控制STC(Slef-Tuning Control) 值得注意的是自校正控制的主要特点： ①这种系统的过程建模和控制设计都可视为自动化的； ②过程模型和控制设计在每个采样周期中都要更新一次； ③强调这种控制器能自己校正自己的参数，以得到希望的闭环系统性能。 自校正控制STC与模型参考自适应控制MRAS的关系表现在： ①都有两个回路：内回路—常规控制；外回路—自适应； ②MRAS源于确定性的伺服问题；STC源于随机调节问题； ③内环外环的设计方法不同：如MRAS中调节器参数是直接更新，而STC中调节器参数是经由参数估计和控制设计计算间接更新。 8.3.4 自整定PID(PID Auto-tuner) 8.4 自适应控制的设计和理论问题 8.4.1 对控制器设计的基本要求 8.4.2 自适应控制器设计的主要内容 8.4.3 对自适应控制的理解及主要理论问题 （1）随机最优控制 设被控过程的数学模型用随机离散-时间方程表示为： 根据随机最优控制理论，要求出一个控制律使得它最小化下列损失函数： J=E[J] (8.4.3) 当前的研究结果仅能对特定的控制系统求解，即(8.4.1)，(8.4.2)满足条件： ①G1,G2都是线性函数； ②I是二次型目标函数； ③v,ω都是高斯分布的随机向量序列。 （2）对自适应控制的理解 根据上述讨论，对自适应控制可以有如下的基本认识：  ①假设模型是自适应控制的基础； ②总是与假设模型的系数的不确定性有关； ③是一种次最优的方法。 （3）自适应控制的理论问题 主要包括3个方面，即稳定性、参数收敛性和鲁棒性。 ①稳定性 ②参数收敛性 ③鲁棒性 * 第2部分 自适应控制 图8.1.1 常规反馈控制系统原理框图 8.1.2 常规反馈控制系统 ①控制器是固定的 ②已知数学模型 图8.1.2 自适应控制系统原理框图 图8.2.1 具有非线性阀的常规 反馈系统原理框图 图8.2.2 具有非线性阀的常规反馈系 统在不同工作点的阶跃响应特性 图8.2.3 两轴机器人臂的角 速度伺服系统原理框图 图8.2.4 两轴机器人臂的角速度伺服系 统在不同惯性矩下的阶跃响应特性 图8.3.1 增益程序（调度）控制原理框图 图8.3.2 模型参考自适应控制系统MRAS原理框图 图8.3.3 自校正控制系统STC原理框图 *