计算机先进控制第二章自适应控制ppt课件.pptx

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1、第二章自适应控制2021/9/2ByZhaonaChen2第二章自适应控制2.1引言2.2具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统2.3模型参考自适应控制系统2021/9/2ByZhaonaChen32.1前言2.1.1自适应控制的概念2.1.2自适应控制与最优控制系统的区别2.1.3自适应控制的分类2.1.4自适应控制的特点2021/9/2ByZhaonaChen41自适应控制研究对象：具有不确定性的系统。被控对象的不确定性被控对象的不确定性表现为过程模型结构和参数未知，也表现为干扰的随机性与突发性，且它们的统计特性也未知。2．自适应控制的概念针对具有不确

2、定性的系统，通过适当的模型辨识方法和优化方法，设计一种能在一定范围内“适应”过程和环境条件变化，并能使某一性能指标保持最优或近似最优的控制系统，这种控制系统就是自适应控制系统。.2.1.1自适应控制的概念2021/9/2ByZhaonaChen53自适应控制系统应该包括下列三个基本功能：1）辩识被控对象的结构和参数或性能指标的变化，以便精确地建立被控对象的数学模型，或当前的实际性能指标；2）综合出一种控制策略或控制律，以便确保被控系统达到期望的性能指标；3）自动地修正控制器的参数，以保证所综合出的控制策略在被控对象上得到实现。2021/9/2ByZhaonaCh

3、en62.1.2自适应控制系统与最优系统的区别1.自适应控制与最优控制的研究对象最优控制的研究对象:环境与对象都是确定性的,不变的.自适应控制的研究对象:具有不确定性的系统.2.最优控制与自适应解决问题的方法(1)最优控制解决问题的方法:将被控过程运动规则定量化为数学模型,将控制要求用一个性能指标来描述,然后用适当的最优化方法求出使性能指标取极值的控制律(控制作用).2021/9/2ByZhaonaChen7实际系统中,往往存在着不确定性，这个不确定性表现在过程模型结构和参数的未知性与时变性。也可表现为干扰的随机性与突发性。对这些不确定性的过程就无法用最优控制理

4、论综合出最优的控制律，而只能根据过程和环境的变化，不断修正控制律来适应过程和环境的变化，也就是设计一种能在一定范围内能适应过程和环境的变化的控制系统，这就是自适应系统。(2)自适应控制解决问题的方法：面对那些不确定过程，如何综合出适当的控制作用，使得某一性能指标达到并保持最优或者进似最优。3.自适应问题与最优控制问题的区别最优控制问题是在过程模型已知的前提,设计最优控制律.自适应问题是在过程模型未知,即不完全确定的条件下,设计最优控制律.2021/9/2ByZhaonaChen82.1.3自适应控制的分类1.具有被控过程数学模型在线辨识的自适应控制系统2.模型参

5、考自适应控制系统2021/9/2ByZhaonaChen92.1.4自适应控制系统的特点1．适用对象和范围被控对象或扰动具有不确定性，特性变化很大，且控制系统要求高，常规控制方法不能达到控制要求时，才采用。2．通过不断辨识被控对象的数学模型来适应系统的变化和不确定性。3．通过优化方法来综合控制作用，使得某一性能指标达到最优或次优。2021/9/2ByZhaonaChen102.2.1具有被控对象在线辨识的自适应控制系统的组成及基本思想工作原理2.2.2参数估计的最小二乘法2.2.3最小方差控制2.2.4自校正调节器2.2.5极点配置自校正调节器2.2具有被控过程

6、数学模型在线辨识的自适应控制系统2021/9/2ByZhaonaChen11这类系统的特点是根据系统运行的数据对被控对象进行在线辩识，然后再根据辩识出来的模型参数和事先指定的性能指标在线地综合出最佳的控制作用。1.具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统的组成被控过程辨识器控制器2．工作原理辨识器依据一定的估计算法，在线辨识被控过程未知参数θ的估计值，控制器利用和输出设定值与模型预测值的偏差，根据事先指定的性能指标综合出控制作用，对过程进行控制。（利用模型预测值的原因是它可以克服纯滞后）3．常用的参数估计方法和优化控制方法1)常用的参数估计方法递推最小二乘法

7、（RLS）、递推广义最小二乘法（RGLS）、递推增广最小二乘法（RELS）、递推辅助变量法（RIV）和递推极大似然法（RML）。其中最常用的是递推最小二乘法（RLS）。2)常用的优化控制方法最小方差、广义最小方差、最小时间（最小拍）、极点配置和PID等控制算法。其中最常用的是最小方差性能指标。3)采用不同的参数估计方法和优化控制算法，可以组成不同形式的带辨识器的自适应控制系统，最常用的是递推最小二乘法参数估计方法和最小方差性能指标相结合的最小方差自校正调节器。2021/9/2ByZhaonaChen142.2.2参数估计的最小二乘法在自适应控制系统中，系统辩识都

8、是通过数字计算机来实现的