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系统辩识与自适应控制SystemIdentificationandAdaptiveControl 孙力 88803023sunli 五教 1023 系统辩识SystemIdentification 出水温度与控制量蒸汽阀门的关系 问题 y axa 未知参数 通过N次实验 得到测量数据yk和xkk 1 2 3 如何确定未知参数a y ay bx 其中 y x可测 不可测的干扰项 a b估计的方法很多 估计的结果各不相同 估计值a b与实际值a b的关系 a b的品质 系统辩识 1 辩识出系统的模型结构 方法 2 辩识出模型的参数 方法 自适应控制AdaptiveControl 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 自适应控制器应当是这样一种控制器 它能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化 50年代初 为设计高性能飞机自动驾驶仪提出了一种自动调整前馈增益的MIT方案 被认为是世界上首例自适应控制系统 自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统 这些不确定性有时表现在系统内部 有时表现在系统的外部 从系统内部来讲 描述被控对象的数学模型的结构和参数 设计者事先并不一定能准确知道 并且在运行中可能发生变化 作为外部环境对系统的影响 可以等效地用许多扰动来表示 这些扰动通常是不可预测的 此外 还有一些测量时产生的不确定因素进入系统 自适应控制是解决具有数学模型不确定性为特征的最优控制问题 这时如果系统基本工作于确定环境下 则称为确定性自适应控制 如果系统工作于随机环境下 则称为随机自适应控制 一个典型的比较完善的自适应控制系统包含 辨识 决策 调整三个部分组成 比较常规的反馈控制自适应控制鲁棒控制 最优控制 常规的反馈控制系统 对于系统内部特性的变化和外部扰动的影响都具有一定的抑制能力 但是由于控制器参数是固定的 所以当系统内部特性变化或者外部扰动的变化幅度很大时 系统的性能常常会大幅度下降 甚至是不稳定 自适应控制自适应控制所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少 需要在系统的运行过程中去不断提取有关模型的信息 使模型逐步完善 控制系统逐渐适应 最终将自身调整到一个满意的工作状态 当某些控制对象 其特性可能在运行过程中要发生较大的变化 但通过改变控制器参数 系统也能逐渐适应 可以获得较好的控制效果 鲁棒控制 常规的反馈控制和自适应控制一样 也是一种基于数学模型的控制方法 实际物理系统跟数学模型总有点不一样 我们的设计要允许这两个有差别 这个允许差别就叫有鲁棒性 鲁棒反馈通常将系统的结构不确定性描述为某一函数 或参数 空间中以已知的标称模型为圆心的一个小 球 球的半径大小可以度量所容许的不确定性大小 自适应控制有两个重要特征 控制器能感知被控对象的变化控制器能根据被控对象的变化而改变 以获得较好的控制结果 第六章基于分数时滞概念的模型辨识 3学时 特色章 一般了解 第七章自校正调节器 1学时 第八章自适应控制概论 7学时 重点章 要求掌握自校正调节器的原理 设计和性能 第九章模型参考自适应控制 5学时 要求了解三类设计方法的主要思路 课程安排 共48学时 3学分其中 课堂教学32学时上机16学时成绩计算 考试占70 上机占30 主要参考书 系统辩识基础 李鹏波 胡德文 中国水利水电出版社 2006 2009 ISBN 7508441047 最优估计理论及其应用 建模 滤波 信息融合估计 邓自立 哈尔滨工业大学出版社 2005 ISBN 7560321526 自适应控制 董宁 北京理工大学出版社 2009 ISBN 7564016531 系统辨识与自适应控制 上 下册 吴广玉主著 哈尔宾工业大学出版社 1987 书号 TP273 123 系统辨识技术及其应用 徐宁寿编著 机械工业出版社 1986 书号 TH 05 3 系统辨识 吴今培编著 铁道工业出版社 1994 书号 N94 77 自适应控制 韩曾晋编著 清华大学出版社 1995 书号 TP273 193 电子教材 ID identifyncut Password ncut2011建议登陆下载 第一章系统辩识引论 1定义系统辩识的定义系统辩识是在输入 输出数据的基础上 从一类模型中确定一个与所测系统等价的模型 Zadeh 1962 系统辩识三要素 数据 模型类和准则 数据 需要什么条件下的数据 设计激励的输入信号 系统对什么样的输入的响应才能充分表现系统特性 模型类 系统的描述方法与手段脉冲响应矩阵传递函数Z函数微分方程差分方程 准则 等价 的含义误差的原因不同的指标有不同的方法 在中国大百科中对辩识给出了一个抽象的数学描述 预先给定 一个模型类 M 设定一类已知结构的模型 一类输入信号和输出 实验设计 等价准则J L y ym J为误差的函数 是y与ym的泛函 辩识的结果即是使J达到最小的模型 2确定性模型辩识的基本方法及问题 y n t a1y n 1 t any t bou m t bm 1u 1 t bmu t 3 随机性输入 输出模型 本课程通常用 k 表示白噪声序列 用 e k 表示有色噪声序列 一个平稳的 e k 可视为以 k 为输入的一个线形系统的输出 该系统被称为 成型滤波器 2 随机差分方程模型设 u k 和 y k 为可测的输入和输出序列 k 为不可测的随机干扰序列 a CAR模型 ARX模型 最小二乘模型 A z 1 y k B z 1 u k k 式 1 15 其中 A z 1 1 a1z 1 a2z 2 anz nB z 1 b1z 1 b2z 2 bnz n b CARMA模型 ARMAX模型 A z 1 y k B z 1 u k C z 1 k 式 1 16 其中 C z 1 1 c1z 1 c2z 2