基于可拓控制算法的改进与仿真研究

1、    基于可拓控制算法的改进与仿真研究摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于05 dB，采用18 V电源，TSMC 018m CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte0 引 言    可拓控制是在可拓学的基础上提出的从信

2、息转换的角度来处理控制问题的理论与方法。可拓控制以控制输入信息的合格度(关联度)作为确定控制输出校正量的依据，通过可拓变换，使被控信息转换到合格的范围内，解决控制系统中不可控和需要控制之间的矛盾。文献提出了一种可拓控制器的设计方法，并探讨了特征模式划分与关联度计算等问题；文献提出了包括上层可拓控制器和基本可拓控制器的双层自学习可拓控制结构。    该文在上述研究的基础上，提出了一种改进的可拓控制算法，并对其进行仿真研究。研究结果表明，其算法具有简单、快速等优点。1 可拓控制器   可拓控制方法是将可拓集合论的研究事物的转化关系理论与方

3、法应用到控制问题研究上，通过将不合格范围内的控制变量转化到合格范围内，从而使控制效果从不满意转化到满意。基于这种思想，建立了如图1所示的可拓控制器的结构框图。    图1所示即为包含上层可拓控制器和基本可拓控制器的双层自学习可拓控制器的结构图。由图可知，特征量选取，特征模式划分，关联度计算，测度模式划分，控制输出5部分组成了下层的基本可拓控制器，其主要完成基本的控制功能。上层可拓控制器主要依靠人们的经验和知识对参数进行整定，作为基本可拓控制器的补充和完善，完成对基本控制的优化，保证良好的控制效果，同时反映可拓控制所强调的矛盾转化问题。11 可拓控制的基本概念

4、60;  首先介绍与可拓控制相关的基本概念：    (1)特征量：表征系统运动状态的变量，记为C；    (2)特征状态：由特征量C描述的系统状态，记为S；    (3)经典域：由控制指标决定的系统特征状态的取值范围；    (4)可拓域：控制器输出随系统特征状态可调整到合格范围内的特征状态的取值范围；    (5)非域：系统输出不能被调整到合格范围内的特征状态的取值范围；    (6)可拓集合：

5、可拓域内建立的关于特征状态的集合；    (7)特征状态关联度：当前的特征状态与系统控制目标可拓集合之间的关系，记为K(s)。    将其分为K(s)一1，一1K(s)<O，K(s)O三种情况进行讨论，可拓控制主要研究一1K(s)O的情况；    (8)特征模式：由特征量表示系统运动状态的典型模式，记为：i=fi(C1，C2，Cn)，i=1，2，r。其中：表示第i个特征模式；fi表示关于i，的模式划分；    (9)测度模式：根据特征状态关联度划分的模式，记为Mi。12

6、 基本可拓控制算法    这里参照文献采用偏差e和偏差微分e作为系统的特征量，并将特征状态划分为8个特征模式。假定被控对象的偏差和偏差微分的容许范围分别为eom和eom，系统可调的最大偏差和偏差微分分别为em和em关于特征状态S(e，e)的可拓集合可用图2表示，其中阴影部分代表经典域。    设特征平面-e占的原点为S0(0，O)，记定义平面内任意一点到原点的距离为称为状态距，则有D0=M0，Dm=M-1；定义特征平面e-e上任意一点S。(e，e)的关联度为：   其中:是由系统所处的特征模式决定的；X表

7、示经典域。    特征状态关联度K(s)表明了系统特征状态S与特征状态(e，e)的可拓集合的关联程度，由此测度模式的划分，即关联度在一1，O范围内的特征状态的划分可表示如下：    (1)测度模式M1，对应的特征状态处于经典控制域内。       (2)测度模式M2，对应的特征状态处于可拓域内。       (2)测度模式M3，对应的特征状态处于非域内。   可拓控制器的输出如下：其中：u(t)，u(t一1)分别为控制器当前时刻和前一时刻的输出；y(t)为当前时刻被控量的采样值；k为过程的静态增益；Kci为第M2i个测度模式的控制系数；K(s)为特征状态S的关联度；sgn(e)为偏差的符号函数，取法如下：       为小范围修正量，用来消除扰动和过程增益的不准确性，取法如下：   其中：Ki，K。为适当常数；占为小正数。13 改进的可拓控制算法   由上述可拓控制算法可知，进行可拓控制时需要整定k，Kci，Ki，