新型继电辨识自整定控制器的研究与设计

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要新型继电辨识自整定控制器的研究与设计摘要本论文主要研究了基于频域理论分析的继电反馈的辨识问题。1984年，Astrom提出了继电反馈闭环辨识技术，改善了传统辨识技术中多次离线做测试得到的系统信息的情况，避免了离线实验对控制系统的影响，且大大缩短了辨识时间。为实现真正意义上的自整定控制器参数，提供了可能性，所以基于继电辨识的自整定控制器迅速成为一个研究热点。本文首先综述了近几年该领域的发展及应用，目前，该领域大致分为时域分析和频域分析方法两部分。时域中，辨识精度高，但是其复杂的求解过程阻碍

2、了其进一步推广应用。更多的学者们致力于频域分析得到工程范围内允许的近似解。在基于频域理论分析的继电辨识方法中，所有的周期信号都被近似成为其傅立叶级数的基波正弦信号，舍弃信号的高频信息，从而带来的误差，影响辨识精度。因此，从继电器输入输出信号来看，将周期信号近似成为正弦信号是产生误差的根本原因；从系统奈亏斯特曲线来看，将极限环振荡点近似成为待辨识对象的临界点是产生误差的根本原因。随着该方法不断的推广应用，对辨识精度的要求日益严格，特别是在一些大时滞，含有非最小相位对象，或非线性等难控制环节的对象辨识过程中。所以，很多

3、学者通过改进实验结构或多次启动继电实验，使继电器输入输出更加接近正弦波来补偿高频舍入误差取得了较高的精度，取得了较好的改I上海交通大学硕士学位论文摘要进效果。本文首次提出了“偏移相角”的概念，精确补偿描述函数中舍入的高频偏差。该“偏移相角”的提出，建立了稳定振荡极限环信息与待辨识对象临界信息之间的桥梁。在不添加任何硬件设施和不重复启动实验的条件下，根据一次启动继电实验提取的极限环信息，解析地得到两个高精度的临界信息。同时，该偏移相角的提出，使得继电实验过程不仅仅得到两个临界信息，并又得到新的系统信息。避免了应用稳态

4、增益或时滞等先验信息的麻烦，成为实现自整定控制器的一种行之有效的在线辨识方法。整个辨识过程在闭环中进行，系统输出值围绕设定值上下微动，即系统仍然运行在工作点附近，这样既不影响系统的正常工作，又可以克服系统非线性对参数整定的影响。另外，本文分析讨论了继电辨识实验的鲁棒性及抗干扰能力等工业中常见问题。最后通过不断的完善算法，在Matlab7.0环境下开发了基于继电反馈技术的自整定控制策略软件包，该软件包通过改进的继电反馈方法对系统信息进行了辨识，辨识精度高，辨识时间短，并简单有效的实现了控制器参数的自整定。该软件包为控

5、制工程师和研究工作者改善控制器性能或解决实际问题提供了一个良好的实用工具。关键词:继电反馈；系统辨识；自整定；偏移相角II上海交通大学硕士学位论文摘要ANAUTO-TUNINGMETHODBASEDONTHEMODIFIEDRELAYFEEDBACKIDENTIFICATIONABSTRACTAstromproposedaclosedloopidentificationtechniquebasedonrelayfeedbacktestsin1984.Firstofall,therelayfeedbacktestss

6、erveasanalternativetotheconventionaltechniquesontrialanderror.Second,theon-linerelaytechniquesavesmuchtimeontheidentificationprocess.Henceitispossibletorealizeauto-tuningbasedontherelayfeedbacktechniqueandtheauto-tuningcontrollerbecamearesearchfocusfromthenon.

7、Thispapersummarizesthedevelopmentsandtheapplicationsoftherelayfeedbackinthoseyears.Themethodsforrelayidentificationcanbeclassifiedintothetimedomainandfrequencydomainapproaches.Thetimedomainapproachescanobtaintheparameterswithgreataccuracy.However,thecomplexcal

8、culationslimiteditsfurtherextension.Increasingpractitionerstooktheireffortsonthefrequencyanalysistogettheapproximatesolutions.Althoughithasbeenprovenadequateforalargenumberofcontro