增益調(diào)度自適應(yīng)控制器――第十二講revised1

1、 Harbin Institute of TechnologyHIT系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制黃顯林、班曉軍黃顯林班曉軍控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心哈爾濱工業(yè)大學(xué)banxiaojun2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第1頁Harbin Institute of TechnologyHIT第十二講增益調(diào)度自適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)容提要：1. 增益調(diào)度系統(tǒng)思想2. 增益調(diào)度系統(tǒng)實(shí)例分析非線性閥控系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)一般的非線性系統(tǒng)擺桿控制系統(tǒng)(非線性變換的方法3. LPV 設(shè)計(jì)方法2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第2頁 Harbin Institute of TechnologyHIT一、增益調(diào)

2、度系統(tǒng)概述(Gain Scheduling2013-04-17圖1. 增益調(diào)度自適應(yīng)系統(tǒng)示意圖控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第3頁 Harbin Institute of TechnologyHIT思想：利用輔助變量測出環(huán)境或者被控對(duì)象自身的變化比如“增益”的變化然后利用控制器補(bǔ)償這種化，比如“增益”的變化，然后利用控制器補(bǔ)償這種“增益”變化所引起的控制系統(tǒng)性能的降低。益”變化所引起的控制系統(tǒng)性能的降低實(shí)現(xiàn)：通過“函數(shù)設(shè)定”或“查表法”，又稱為增益列表補(bǔ)償法。(x15型戰(zhàn)機(jī) ，飛行馬赫數(shù)飛行高度作應(yīng)用飛行器控制(x-15應(yīng)用：飛行器控制飛行馬赫數(shù)飛行高度作為調(diào)度變量。2013-04-17控制理論與

3、制導(dǎo)技術(shù)研究中心第4頁 Harbin Institute of TechnologyHIT例一總結(jié)：通過增加非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)，閉環(huán)系統(tǒng)的特性有顯著提高此提高可以進(jìn)步通過改進(jìn)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的近有顯著提高。此提高可以進(jìn)一步通過改進(jìn)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的近似度而提高。2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第25頁 Harbin Institute of TechnologyHIT引入增廣系統(tǒng)：=f (x , u x =x ry =x引入比例積分控制律：u =k 1( e k 2( 2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第30頁 Harbin Institute of TechnologyHIT此時(shí)，控制

4、律的形式：u =k 1( e k 2( =x r 增益調(diào)度控制律：u =k 1(r e k 2(r =x r 2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第33頁 Harbin Institute of TechnologyHIT考慮如下非線性系統(tǒng)=f (x , u , , xy =h (x , y m =h m (x , xuy y m : 狀態(tài)變量；狀態(tài)變量：控制輸入；：可測到的外部輸入；可測到的外部輸入：不確知的常參數(shù)；：被控輸出；被控輸出：能測量到的有關(guān)系統(tǒng)的信息?？刂评碚撆c制導(dǎo)技術(shù)研究中心第39頁2013-04-17 Harbin Institute of TechnologyHI

5、T目的：設(shè)計(jì)“輸出”反饋控制律，使系統(tǒng)能夠“很好的”跟蹤指令信號(hào)r 。具體來講就是對(duì)于具體來講，就是對(duì)于r =e =y r 很小。2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第40頁 Harbin Institute of TechnologyHIT以作為調(diào)度變量，=，控制律形式如下=e =y r =F ( z +G 1( +G 2( y m zu =L ( z +M 1( +M 2( y m +M 3( e2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第41頁 Harbin Institute of TechnologyHIT閉環(huán)系統(tǒng)方程如下：=f (x , L ( z +M 1( +M

6、2( h m (x , +M 3( e , , x=e =h (x , r =F ( z +G 1( +G 2( h m (x , zy =h (x , 2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第42頁 Harbin Institute of TechnologyHIT在平衡點(diǎn)(x , , z =(x ss , ss , z ss 以及=處線性化處理得理得：=A (, +B (, f f y =C f (, A +BM 2C m +BM 3C A f =CG 2C m BM 10G 1BL 0F BM 3B f =I 0E 00C f =C2013-04-1700控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中

7、心第43頁 Harbin Institute of TechnologyHIT最終的增益調(diào)度控制律=e =y r =F ( z +G 1( +G 2( y m zu =L ( z +M 1( +M 2( y m +M 3( e 2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第45頁 Harbin Institute of TechnologyHITm 修改控制律，假設(shè)可以測量到y(tǒng)=F ( +G 1( e +G 2( y m =L ( +M 1( e +M 2( y m u =+M 3( e2013-04-17控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第46頁 Harbin Institute of TechnologyHIT簡寫如下：=g (, , (1(2y =h (x , 其中，x =2013-04-17f (x , +M 3( e , , g (, , =F ( +G ( e +G ( y m 12 m L ( +M 1( e +M 2( y 控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心第48頁 Harbin Institute of TechnologyHIT定理說明：如果調(diào)