自適應(yīng)控制系統(tǒng)ppt

1、自適應(yīng)控制系統(tǒng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)（adaptive control system）專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)自1101班學(xué)號(hào)：110101134 姓名：王虹目錄目錄一、自適應(yīng)控制的概括四、自適應(yīng)控制的研究中的理論問題三、自適應(yīng)控制系統(tǒng)的形式二、自適應(yīng)控制的發(fā)展歷程五、自適應(yīng)控制的應(yīng)用一、什么是自適應(yīng)控制？1、Landau“自適應(yīng)控制”的含義為： 利用可調(diào)系統(tǒng)（輸入信號(hào)來調(diào)節(jié)它的性能）的輸入、狀態(tài)和輸出來測(cè)量，通過修改它的參數(shù)或結(jié)構(gòu)，或通過修改它的某個(gè)性能指標(biāo)，將其與規(guī)定的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，然后由自適應(yīng)機(jī)構(gòu)修改可調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)或產(chǎn)生一個(gè)輔助信號(hào)，以保持性能的系統(tǒng)指標(biāo)接近于規(guī)定的性能指標(biāo)。2、

2、Gibson“自適應(yīng)控制”的定義為： 一個(gè)自適應(yīng)控制系統(tǒng)必須提供出被控系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)的連續(xù)信息，也就是辨識(shí)對(duì)象，它必須將當(dāng)前的系統(tǒng)性能與期望的或者最優(yōu)的相比較，并作出使系統(tǒng)趨向期望或系統(tǒng)最優(yōu)性能的決策，最后，它必須對(duì)控制器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚则?qū)使系統(tǒng)走向最優(yōu)狀態(tài)。二、自適應(yīng)控制系統(tǒng)的發(fā)展二、自適應(yīng)控制系統(tǒng)的發(fā)展11、自適應(yīng)控制的設(shè)想，最先是由考德威爾（W.1.Caldwell） 于1950年提出來的。2、自適應(yīng)控制主要發(fā)展歷程：模型參考自適應(yīng)方法：50年代中期美國麻省理工學(xué)院教授H.P.Whitaker首先應(yīng)用于參數(shù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型參考自適應(yīng)方法設(shè)計(jì)直升機(jī)自適應(yīng)自動(dòng)駕駛儀提出的60年代中期Park

3、s的基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)60年代末期Landau等人的基于Popov超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)三、自適應(yīng)控制系統(tǒng)的形式三、自適應(yīng)控制系統(tǒng)的形式因設(shè)計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)的不同，自適應(yīng)控制系統(tǒng)大概可分為如下幾種形式： 1、變?cè)鲆婵刂?、模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)3、自校正控制系統(tǒng)1、變?cè)鲆婵刂七@種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)所示，其結(jié)構(gòu)和原理比較和原理比較直觀直觀,調(diào)節(jié)器按被控系統(tǒng)調(diào)節(jié)器按被控系統(tǒng)的參數(shù)已知變化規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)的參數(shù)已知變化規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì). 被控系統(tǒng) 變?cè)鲆鏅C(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)器 圖1 變?cè)鲆孀赃m應(yīng)機(jī)構(gòu) u當(dāng)參數(shù)因工作情況和環(huán)境等變化而變化時(shí),通

4、過能測(cè)量到反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的系統(tǒng)變量,比照對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行的要求(或性能指標(biāo)),經(jīng)過計(jì)算并按規(guī)定的程序來改變調(diào)節(jié)器的增益結(jié)構(gòu).u這種系統(tǒng)雖然僅僅是對(duì)增益的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié),難以完全克服系統(tǒng)模型未知或模型參數(shù)變化帶來的影響以實(shí)現(xiàn)完善的自適應(yīng)控制,但是由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,響應(yīng)迅速,所以在許多實(shí)際系統(tǒng)中得到應(yīng)用.當(dāng)然,對(duì)于復(fù)雜的被控系統(tǒng),僅僅進(jìn)行增益的自適應(yīng)是不夠的.u因此,研究對(duì)更多的參數(shù)的變化以及結(jié)構(gòu)的變化的自適應(yīng)是理論和應(yīng)用發(fā)展的需要. 被控系統(tǒng) 變?cè)鲆鏅C(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)器 2、模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng) 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)(ModeL Reference Adaptive Cont

5、rol Systems, MRACS)源于確定性伺服問題，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示,它由兩個(gè)環(huán)路所組成.內(nèi)環(huán)由調(diào)節(jié)器與被控系統(tǒng)組成可調(diào)系統(tǒng),外環(huán)由參考模型與自適應(yīng)機(jī)構(gòu)組成. 參考模型 被控系統(tǒng) 自適應(yīng)機(jī)構(gòu) 前饋調(diào)節(jié)器 反饋調(diào)節(jié)器 圖2 模型參考自適應(yīng)控制 3、自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng)又稱為參數(shù)自適應(yīng)系統(tǒng),它源于調(diào)節(jié)問題，其一般結(jié)構(gòu)如圖3所示.該系統(tǒng)有兩個(gè)環(huán)路,一個(gè)環(huán)路由參數(shù)可調(diào)的調(diào)節(jié)器和被控系統(tǒng)所組成,稱為內(nèi)環(huán),它類似于通常的反饋控制系統(tǒng);另一個(gè)環(huán)路由遞推參數(shù)估計(jì)器與調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)所組成,稱為外環(huán). 調(diào)節(jié)器參數(shù) 設(shè)計(jì)與計(jì)算 (自適應(yīng)機(jī)構(gòu)) 前饋調(diào)節(jié)器 反饋調(diào)節(jié)器 被控系統(tǒng) 參數(shù)估計(jì) 圖圖3

6、 自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng) 四、四、自適應(yīng)控制研究中的理論問題l自適應(yīng)控制常常兼有隨機(jī)性、非線性和時(shí)變等特征,內(nèi)部機(jī)理也相當(dāng)復(fù)雜,所以分析這類系統(tǒng)十分困難.l目前,已被廣泛研究的理論課題有穩(wěn)定性、收斂性和魯棒性等,但取得的成果與人們所期望的還相差甚遠(yuǎn).l下面簡(jiǎn)單介紹在自適應(yīng)控制研究中的如下理論問題.穩(wěn)定性收斂性魯棒性其它理論問題 穩(wěn)定性是一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的首要目標(biāo),自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)亦如此. 目前許多自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以能保證整個(gè)系統(tǒng)全局穩(wěn)定為準(zhǔn)則的. 對(duì)確定性被控系統(tǒng)的自適應(yīng)系統(tǒng),穩(wěn)定性分析和設(shè)計(jì)問題相對(duì)來說研究得成熟一些. 但對(duì)隨機(jī)被控系統(tǒng),則困難得多,取得的成果也有限.1）穩(wěn)定

7、性 自適應(yīng)控制系統(tǒng)的收斂性是指其自適應(yīng)規(guī)律是否收斂于參數(shù)已知時(shí)的最優(yōu)控制規(guī)律. 對(duì)自校正方法,自適應(yīng)規(guī)律的收斂性問題直接與參數(shù)估計(jì)環(huán)節(jié)的收斂性有關(guān). 無論對(duì)于MRACS或自校正控制系統(tǒng),參數(shù)的收斂性問題依然未能有很好的解決.Anderson在80年代初曾指出,缺乏系統(tǒng)持續(xù)激勵(lì)的自適應(yīng)系統(tǒng),由于其自適應(yīng)規(guī)律未能一致性收斂,則被控系統(tǒng)的輸出將發(fā)生間歇性的“噴發(fā)(bursting)”現(xiàn)象.2）收斂性 粗略地說,系統(tǒng)的魯棒性(robustness)是指系統(tǒng)的某種性能指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和環(huán)境變化、擾動(dòng)或未建模動(dòng)力學(xué)特性的不敏感性.l如,所討論的是系統(tǒng)的穩(wěn)定性的不敏感性,則稱為魯棒穩(wěn)定性.l自適應(yīng)控制系統(tǒng)的魯

8、棒性主要是指: 在存在擾動(dòng)和未建模動(dòng)力學(xué)特性的條件下,系統(tǒng)保持其穩(wěn)定性和性能的能力.3）魯捧性 自適應(yīng)控制理論及其系統(tǒng)的誕生是實(shí)際工程系統(tǒng)的需要,最早的自適應(yīng)方法的研究就是針對(duì)飛機(jī)駕駛而進(jìn)行的l隨著自適應(yīng)控制理論和設(shè)計(jì)方法的發(fā)展,簡(jiǎn)便廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)的普及,都使得自適應(yīng)控制技術(shù)逐漸得到廣泛的應(yīng)用.五、自適應(yīng)控制的應(yīng)用下面,將簡(jiǎn)單介紹一下自適應(yīng)控制在一些主要應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用情況. 二、在電力系統(tǒng)方面,在60年代中期就提出用自適應(yīng)方 法來實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒效率的優(yōu)化控制.n實(shí)踐表明,自適應(yīng)自動(dòng)駕駛儀能夠在變化復(fù)雜的隨機(jī)環(huán)境下,如海浪,潮流,陣風(fēng)的擾動(dòng)下,以及在不同的負(fù)荷、不同的航速下,使油輪都能夠按照預(yù)定的航跡穩(wěn)定可靠地航行,并取得了良好的經(jīng)