自适应控制原理与应用_陈明

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1、word格式整理版成绩中国矿业大学2015级硕士研究生课程考试题目自适应控制原理及应用学生姓名陈明学号TS15060128A3所在院系信息与电气工程学院任课教师郭西进中国矿业大学研究生院培养管理处印制学习参考word格式整理版目录1自适应控制概述11.1自适应控制系统的功能及特点11.2自适应控制系统的分类21.2.1前馈自适应控制21.2.2反馈自适应控制21.2.3模型参考自适应控制（MRAC）31.2.4自校正控制31.3自适应控制系统的原理41.4自适应控制系统的主要理论问题42模型参考自适应控制52.1模型参考自适应控制的数

2、学描述52.2采用Lyapunov稳定性理论的设计方法53自校正控制74自适应控制在电梯门机系统中的应用84.1电梯门机控制系统的关键技术84.1.1加减速过程的S曲线84.1.2系统的自适应控制94.3系统的控制策略94.3.1加减速过程的S曲线94.3.2控制系统模型104.4门机开关的运行曲线114.5系统的实现125结论与展望12学习参考word格式整理版1自适应控制概述1.1自适应控制系统的功能及特点在日常生活中，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。因此，直观地说，自适应控制器应当是这样一种控制器，它

3、能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化。自适应控制的特点：研究具有不确定性的对象或难以确知的对象；能消除系统结构扰动引起的系统误差；对数学模型的依赖很小，仅需要较少的验前知识；自适应控制是较为复杂的反馈控制。1.2自适应控制系统的分类1.2.1前馈自适应控制图1.1前馈自适应结构图借助于过程扰动信号的测量，通过自适应机构来改变控制器的状态，从而达到改变系统特性的目的。前馈自适应结构图如图1.1所示。由图1.1可知，当扰动不可测时，前馈自适应控制系统的应用就会受到严重的限制。1.2.2反馈自适应控制学习参考word格式整理版除

4、原有的反馈回路之外，反馈自适应控制系统中新增加的自适应机构形成了另一个反馈回路。反馈自适应结构图如图1.2所示。图1.2反馈自适应结构图1.2.3模型参考自适应控制（MRAC）图1.3模型参考自适应控制系统结构图在这种系统中主要采用一个模型参考的辅助系统，它是一个可调系统。参考模型的输出或状态用期望的性能指标设计。主要用来对比系统实际输出和期望输出的误差，从而对系统进行调整，直到误差趋近于零，本文以探讨模型参考自适应系统为主。其系统示意图如图1.3所示：1.2.4自校正控制通过采集的过程输入、输出信息，实现过程模型的在线辨识和参数估计

5、。在获得的过程模型或估计参数的基础上，按照一定的性能优化准则，计算控制参数，使得闭环系统能够达到最优的控制品质。自校正控制系统结构图如图1.4所示。学习参考word格式整理版图1.4自校正控制结构图1.3自适应控制系统的原理自适应控制系统需要不断的测量本身的状态、性能、参数，对系统当前数据和期望数据进行比较，再做出最优的改变控制器结构、参数或控制方法等决策。系统不断地测量输入和扰动对比IP的参考输入，根据需要不断的调节自适应机构，保证系统输出满足要求，还要保证系统的稳定。自适应控制基本原理图如图1.5所示。图1.5自适应控制的基本原理

6、1.4自适应控制系统的主要理论问题目前，自适应控制理论研究还存在如下问题：(1)稳定性稳定性是一个控制系统最核心的要求，也是设计控制系统的核心问题。任何设计的学习参考word格式整理版自适应控制系统都应该保证全局稳定，目前常常借助于Liapunov稳定性理论和波波夫超稳定理论设计自适应系统。这种方法对于时不变线性系统的设计是比较成熟的，但对于非线性或随机系统的研究正在缓慢进行。随着MRAC的发展，各种各样的自适应系统将诞生，全局稳定将更难保证。(2)收敛性由于自适应算法的非线性特性给建立收敛理论带来困难，目前只有有限的几类自适应算法，

7、在稳定性的证明上比较成熟。一些简单的自适应系统可以应用Liapunov稳定性理论来判断。现有的收敛性结果的局限性太大，假定条件过于苛刻，不便于实际应用。收敛性理论问题还有待进一步深入。(3)性能指标由于系统的非线性，时变及初始条件的不确定等原因，分析自适应系统的动态品质是很困难的，目前这方面的成果有限。2模型参考自适应控制2.1模型参考自适应控制的数学描述模型参考自适应控制系统由参考模型、可调系统和自适应机构三部分组成。保证参考模型和可调系统间的性能一致性。模糊参考自适应控制结构图如图2.1所示。图2.1模型参考自适应控制结构图2.2

8、采用Lyapunov稳定性理论的设计方法由于基于敏感模型在设计中的稳定性问题，设计自适应系统式基于稳定性理论被引学习参考word格式整理版出。第二种Liapunov原理是一种非常通用的方法。相关的方法是基于“超稳定性理论