自適應控制系統(tǒng)ppt

1、自適應控制系統(tǒng)自適應控制系統(tǒng)（adaptive control system）專業(yè)：機械設計制造及其自動化班級：機自1101班學號：110101134 姓名：王虹目錄目錄一、自適應控制的概括四、自適應控制的研究中的理論問題三、自適應控制系統(tǒng)的形式二、自適應控制的發(fā)展歷程五、自適應控制的應用一、什么是自適應控制？1、Landau“自適應控制”的含義為： 利用可調系統(tǒng)（輸入信號來調節(jié)它的性能）的輸入、狀態(tài)和輸出來測量，通過修改它的參數(shù)或結構，或通過修改它的某個性能指標，將其與規(guī)定的性能指標進行比較，然后由自適應機構修改可調系統(tǒng)的參數(shù)或產生一個輔助信號，以保持性能的系統(tǒng)指標接近于規(guī)定的性能指標。2、

2、Gibson“自適應控制”的定義為： 一個自適應控制系統(tǒng)必須提供出被控系統(tǒng)的當前狀態(tài)的連續(xù)信息，也就是辨識對象，它必須將當前的系統(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，它必須對控制器進行適當?shù)男拚则屖瓜到y(tǒng)走向最優(yōu)狀態(tài)。二、自適應控制系統(tǒng)的發(fā)展二、自適應控制系統(tǒng)的發(fā)展11、自適應控制的設想，最先是由考德威爾（W.1.Caldwell） 于1950年提出來的。2、自適應控制主要發(fā)展歷程：模型參考自適應方法：50年代中期美國麻省理工學院教授H.P.Whitaker首先應用于參數(shù)最優(yōu)化設計的模型參考自適應方法設計直升機自適應自動駕駛儀提出的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控制設計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控制設計三、自適應控制系統(tǒng)的形式三、自適應控制系統(tǒng)的形式因設計的原理和結構的不同，自適應控制系統(tǒng)大概可分為如下幾種形式： 1、變增益控制2、模型參考自適應控制系統(tǒng)3、自校正控制系統(tǒng)1、變增益控制這種系統(tǒng)的結構如圖這種系統(tǒng)的結構如圖1所示，其結構所示，其結構和原理比較和原理比較直觀直觀,調節(jié)器按被控系統(tǒng)調節(jié)器按被控系統(tǒng)的參數(shù)已知變化規(guī)律進行設計的參數(shù)已知變化規(guī)律進行設計. 被控系統(tǒng) 變增益機構 調節(jié)器 圖1 變增益自適應機構 u當參數(shù)因工作情況和環(huán)境等變化而變化時,通

4、過能測量到反映系統(tǒng)當前狀態(tài)的系統(tǒng)變量,比照對系統(tǒng)的運行的要求(或性能指標),經(jīng)過計算并按規(guī)定的程序來改變調節(jié)器的增益結構.u這種系統(tǒng)雖然僅僅是對增益的變化進行自適應調節(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現(xiàn)完善的自適應控制,但是由于系統(tǒng)結構簡單,響應迅速,所以在許多實際系統(tǒng)中得到應用.當然,對于復雜的被控系統(tǒng),僅僅進行增益的自適應是不夠的.u因此,研究對更多的參數(shù)的變化以及結構的變化的自適應是理論和應用發(fā)展的需要. 被控系統(tǒng) 變增益機構 調節(jié)器 2、模型參考自適應控制系統(tǒng)模型參考自適應控制系統(tǒng) 模型參考自適應控制系統(tǒng)(ModeL Reference Adaptive Cont

5、rol Systems, MRACS)源于確定性伺服問題，其基本結構如圖2所示,它由兩個環(huán)路所組成.內環(huán)由調節(jié)器與被控系統(tǒng)組成可調系統(tǒng),外環(huán)由參考模型與自適應機構組成. 參考模型 被控系統(tǒng) 自適應機構 前饋調節(jié)器 反饋調節(jié)器 圖2 模型參考自適應控制 3、自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng)又稱為參數(shù)自適應系統(tǒng),它源于調節(jié)問題，其一般結構如圖3所示.該系統(tǒng)有兩個環(huán)路,一個環(huán)路由參數(shù)可調的調節(jié)器和被控系統(tǒng)所組成,稱為內環(huán),它類似于通常的反饋控制系統(tǒng);另一個環(huán)路由遞推參數(shù)估計器與調節(jié)器參數(shù)計算環(huán)節(jié)所組成,稱為外環(huán). 調節(jié)器參數(shù) 設計與計算 (自適應機構) 前饋調節(jié)器 反饋調節(jié)器 被控系統(tǒng) 參數(shù)估計 圖圖3

6、 自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng) 四、四、自適應控制研究中的理論問題l自適應控制常常兼有隨機性、非線性和時變等特征,內部機理也相當復雜,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.l下面簡單介紹在自適應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)定性是一個控制系統(tǒng)設計中的首要目標,自適應控制系統(tǒng)設計亦如此. 目前許多自適應控制系統(tǒng)的設計是以能保證整個系統(tǒng)全局穩(wěn)定為準則的. 對確定性被控系統(tǒng)的自適應系統(tǒng),穩(wěn)定性分析和設計問題相對來說研究得成熟一些. 但對隨機被控系統(tǒng),則困難得多,取得的成果也有限.1）穩(wěn)定

7、性 自適應控制系統(tǒng)的收斂性是指其自適應規(guī)律是否收斂于參數(shù)已知時的最優(yōu)控制規(guī)律. 對自校正方法,自適應規(guī)律的收斂性問題直接與參數(shù)估計環(huán)節(jié)的收斂性有關. 無論對于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)激勵的自適應系統(tǒng),由于其自適應規(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)的某種性能指標對系統(tǒng)內部和環(huán)境變化、擾動或未建模動力學特性的不敏感性.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自適應控制系統(tǒng)的魯

8、棒性主要是指: 在存在擾動和未建模動力學特性的條件下,系統(tǒng)保持其穩(wěn)定性和性能的能力.3）魯捧性 自適應控制理論及其系統(tǒng)的誕生是實際工程系統(tǒng)的需要,最早的自適應方法的研究就是針對飛機駕駛而進行的l隨著自適應控制理論和設計方法的發(fā)展,簡便廉價的微型計算機的普及,都使得自適應控制技術逐漸得到廣泛的應用.五、自適應控制的應用下面,將簡單介紹一下自適應控制在一些主要應用領域的應用情況. 二、在電力系統(tǒng)方面,在60年代中期就提出用自適應方 法來實現(xiàn)鍋爐燃燒效率的優(yōu)化控制.n實踐表明,自適應自動駕駛儀能夠在變化復雜的隨機環(huán)境下,如海浪,潮流,陣風的擾動下,以及在不同的負荷、不同的航速下,使油輪都能夠按照預定的航跡穩(wěn)定可靠地航行,并取得了良好的經(jīng)