自適應控制:英文名稱為adaptive control。在日常生活�,所謂自適應是指生物能改變自己的習性以適應新的�(huán)境的一種特征。因�,直觀地講,自適應控制可以看作是一個能根據(jù)�(huán)境變化智能調(diào)節(jié)自身特性的反饋控制系統(tǒng)以使系統(tǒng)能按照一些設定的標準工作在狀�(tài)�
在反饋控制和控制中,都假定被控對象或過程的數(shù)學模型是已知�,并且具有線性定常的特性。實際上在許多工程中,被控對象或過程的數(shù)學模型事先是難以確定�,即使在某一條件下被確定了的�(shù)學模型,在工況和條件改變了以�,其動態(tài)參數(shù)乃至于模型的�(jié)�(gòu)仍然�(jīng)常發(fā)生變��
在發(fā)生這些問題�,常�(guī)控制器不可能得到很好的控制品�(zhì)。為�,需要設計一種特殊的控制系統(tǒng),它能夠自動地補償在模型階次、參�(shù)和輸入信號方面非預知的變化,這就�自適應控��
1.增益自適應控�
2.模型參考自適應控制(MRAC�
3.自校正控制(STC�
4.直接�(yōu)化目標函�(shù)自適應控�
5.模糊自適應控�
6.多模型自適應控制
7.自適應逆控�
2 自校正控制系�(tǒng) 此類自適應控制系�(tǒng)設計方法的理論基礎為系統(tǒng)辨識和隨機控制理�
自適應系�(tǒng)有兩類,一類是模型參考自是要控制系統(tǒng)(model reference adaptive system,MRAS�;另一類是自校正控制系�(tǒng)(self-tuning control system�,這類自適應系�(tǒng)的一個主要特點是在線辨識對象�(shù)學模型的參數(shù),進而修改控制器的參�(shù)�
1 模型參考自適應控制系統(tǒng)
這類自適應控制系�(tǒng)設計方法的理論基礎為局部參�(shù)�(yōu)化方�、李雅普諾夫�(wěn)定性理論和波波夫(Popov)超�(wěn)定性理��
自適應系�(tǒng)主要由控制器、被控對�、自適應器及反饋控制回路和自適應回路組成�
無論是時不變線性系�(tǒng),還是時變非線性系�(tǒng),它們與自適應機�(gòu)所�(gòu)成的自適應控制系�(tǒng)都是非線性時變系�(tǒng),分析這類系統(tǒng)的性能是很困難��
1 �(wěn)定�
�(wěn)定性問題是一切控制系�(tǒng)的核心問題。因�,設計自適應控制系統(tǒng)應以保證系統(tǒng)全局�(wěn)定為原則。如�,隨著模型參考自適應控制的發(fā)�,各種各樣的自適應控制律會不斷誕�,要保證系統(tǒng)全局�(wěn)定也很困�,特別是因為系統(tǒng)是本�(zhì)非線性時變的,故當系�(tǒng)存在未建模動�(tài)或隨機干擾時,要證明自適應控制系�(tǒng)的穩(wěn)定性就更困難了�
2 收斂�
對于一些自適應系統(tǒng)收斂性的�(jié)論都是在一些相當強的假設條件下獲得�,并且與具體的算法密切相�。因所使用的收斂性分析方法缺乏普適性,因而不能推廣到稍微復雜的系�(tǒng)模型��
3 魯棒�
目前,參考模型自適應控制系統(tǒng)一般都是針對被控對象結(jié)�(gòu)已知而參�(shù)未知的情況進行設計�,而實際被控對象結(jié)�(gòu)往往難以確切知道,所獲得的對象特性中常常未能包括系統(tǒng)的難以描述的寄生高頻成分,即未建模動�(tài)。計算機仿真表明,這種未建模型動態(tài)可能引起自適應控制系�(tǒng)的不�(wěn)定,關鍵原因是自適應控制系統(tǒng)是非線性時變的�,而對于線性反饋控制系�(tǒng),只有設計的系統(tǒng)有足夠的�(wěn)定裕�,這種未建模動�(tài)是不致于破壞系統(tǒng)�(wěn)定性的。這就提出了自適應控制的魯棒性問��
4 性能指標
一個自適應控制系統(tǒng)能很好地工作,不僅要求所設計的系�(tǒng)�(wěn)定,而且還有滿足一定的性能指標要求。由于自適應控制系統(tǒng)是非線性時變的,初始條件的變化或未建模動態(tài)的存在都勢必要改變系�(tǒng)的運動軌跡,因此,分析自適應控制系統(tǒng)的動�(tài)品質(zhì)是極其困難的。目�,這方面的成果還很少見�
1、控制器可調(diào)
相對于常�(guī)反饋控制器固定的�(jié)�(gòu)和參�(shù),自適應控制系統(tǒng)的控制器在控制的過程中一般是根據(jù)一定的自適應規(guī)�,不斷更改或變動的;
2、增加了自適應回�
自適應控制系�(tǒng)在常�(guī)反饋控制系統(tǒng)基礎上增加了自適應回路(或稱自適應外�(huán)),它的主要作用就是根據(jù)系統(tǒng)運行情況,自動調(diào)整控制器,以適應被控對象特性的變化�
3、適用對�
自適應控制適用于被控對象特性未知或擾動特性變化范圍很�,同時又要求�(jīng)常保持高性能指標的一類系�(tǒng),設計時不需要完全知道被控對象的�(shù)學模��
自適應控制系�(tǒng)首先是由Draper和Li�1951年提出的,他們介紹了一種能使性能特性不確定的內(nèi)燃機達到性能的控制系�(tǒng),這種類型的控制能力能自動的達到的操作點,所以叫做控制或極值控�。而自適應這一名詞�1954年由Tsien在《工程控制論》一書中提出的。其�,在1955年Benner和Drenick也提出一個控制系�(tǒng)具有“自適應”的概念�
自適應控制發(fā)展的重要標志是在1958年Whitaker及同事設計的一種自適應飛機控制系統(tǒng)�
1960年Li和Van Der Velde提出的自適應控制系統(tǒng),它的控制回路中用一個極限環(huán)使參�(shù)不確定性得到自動補�,這樣的系�(tǒng)稱為自振蕩的自適應系�(tǒng)�
Petror等人�1963年介紹一種自適應系統(tǒng),它的控制輸入由開關函數(shù)或繼電器�(chǎn)�,并以與參數(shù)值有關的系統(tǒng)軌線不變性原理為基礎來設計系�(tǒng)。這種系統(tǒng)稱為變結(jié)�(gòu)系統(tǒng)�
而幾年來許多學者在自適應控制系�(tǒng)的穩(wěn)定性、收斂性和設計方法上做了大量的有益工作,其中有美國的Narendar,Morse和澳大利亞的Goodwin。我國學者陳翰馥在收斂性分析方面也作出很大貢獻�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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