第八章-2 复合调节系统

自适应控制,1.自适应控制产生的背景2.自适应控制的原理及分类,在反馈控制和最优控制中，都假定被控对象或过程的数学模型是已知的，并且具有线性定常的特性。实际上在许多工程中，被控对象或过程的数学模型事先是难以确定的，即使在某一条件下被确定了的数学模型，在工况和条件改变了以后，其动态参数乃至于模型的结构仍然经常发生变化。,产生背景,在发生这些问题时，常规控制器不可能得到很好的控制品质。为此，需要设计一种特殊的控制系统，它能够自动地补偿在模型阶次、参数和输入信号方面非预知的变化，这就是自适应控制。而自适应控制器的特点就是它能修正自己的特性以响应过程和扰动的动力学特性变化。,自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统，这里所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。自适应控制和系统辨识是分不开的。,自适应控制的提法可归纳为:,在系统数学模型不确定的条件下(工作环境可以是基本确定的或是随机的),要求设计控制规律,使给定的性能指标尽可能达到及保持最优.为了完成以上任务,自适应控制必须首先要在工作过程中不断地在线辨识系统模型(结构及参数)或性能,作为形成及修正最优控制的依据,这就是所谓的自适应能力,它是自适应控制主要特点.,被控对象,自适应器,控制器,干扰,输出,输入,特点：闭环系统是一个复杂的非线性动态系统。问题：分析参数估计的收敛性、收敛速度；证明闭环系统的稳定性、最优性。,参数未知阶未知,最小二乘法、随机梯度法、最小均方法、极大似然法、卡尔曼滤波、,适应跟踪控制、适应LQ控制、适应极点配置、鲁棒适应控制、采样适应控制、,参数估计阶估计,解决了定常系统的适应跟踪、适应极点配置、适应LQ控制、阶估计、时滞估计等.,自适应系统主要由控制器、被控对象、自适应器及反馈控制回路和自适应回路组成。,与常规反馈控制系统比较，自适应控制系统有三个显著特点,控制器可调相对于常规反馈控制器固定的结构和参数，自适应控制系统的控制器在控制的过程中一般是根据一定的自适应规则，不断更改或变动的；增加了自适应回路自适应控制系统在常规反馈控制系统基础上增加了自适应回路（或称自适应外环），它的主要作用就是根据系统运行情况，自动调整控制器，以适应被控对象特性的变化；适用对象自适应控制适用于被控对象特性未知或扰动特性变化范围很大，同时又要求经常保持高性能指标的一类系统，设计时不需要完全知道被控对象的数学模型。,2.2自适应控制的分类,1.增益自适应控制2.模型参考自适应控制(MRAC)3.自校正控制(STC)4.直接优化目标函数自适应控制5.模糊自适应控制6.多模型自适应控制7.自适应逆控制,3.自适应控制在汽车主动悬架上的应用,汽车悬架系统对车辆行驶平顺性、乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。传统的被动悬架只能被动地存储和吸收外界能量,不能主动适应车载质量、轮胎刚度等车辆参数和路面激励的变化,大大制约了车辆性能的提高。主动悬架克服了传统被动悬架的诸多局限,使悬架系统对不同运行工况具有最大程度的适应能力。,3.自适应控制在汽车主动悬架上的应用,应用于主动悬架的自适应控制方法主要有增益调度控制、模型参考自适应控制和自校正控制三类：增益调度控制是一种开环自适应控制，通过监测过程的运行条件来改变控制器参数；模型参考自适应控制（即简化自适应控制）通过跟踪一个预先定义的参考模型，按照反馈和辅助控制器参数的自适应控制规则，使非线性时变的悬架系统达到预期的最优性能；自校正控制是将受控对象参数在线估计与控制器参数整定相结合，形成一个能自动校正控制器参数的离散实时计算机控制系统（即数据采样系统），是目前应用最广的一类自适应控制方法。自适应控制方法已在德国大众