自适应控制发展概述

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一
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栏 目 主持
张秀丽
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第 二 阶段 年 年 解决 了 系统 的 和 等人 稳定 性 问 题 先 提出用 李亚 普诺 夫稳定性理论设计 系统的方 法 首 这种方法保证 了 控 制 系统 的 稳定 性 但它 需要 利用 系统的 。 全部状态 戴输 出 量 的微 分 信 号 这是 方法 的 严 重 缺 。 、 任 美 国 马萨诸塞大 学的 点 提 出 了一 种 增 广 误差信号法 仅 由系统 的输入输 出 便 可 调 整 控 制 器参 数 采用 的留 稳 定 性 理 论 进 行 设 计 与此 同 时 压 也得到 了 类似的结 果 一 第三 阶 段 年 年 解决 了 系 统状 态 不 可 测问题 以上 的设 计 方法要 求 能 直接 获得控 制对象的 全 部 状态 这是很困难的 为 了 解决这 一 问题 人 们 常 采 用 如 下 两 种方法 直 接法 直 接 利 用 能 观 测 到的对 象 的输 出 输 入 的数据来综合一 个 动态控 制器 间接法 设法 将对 象的参 数 和状 态 重 构 出 来 即 。 利 用 所谓的 自 适 应 观测 器 然后 利 用 这 种沽 计 在线 地 改 变控 制器的参数 以达 到 自适应 控制的目的 。 记 目创 出 五 分别利 卯 对此 和 用直接 法设计 了模 型 参 考自 适 应系统 卿 年 和 方案 于 是 耐 又提 出 了间接修 改控 制器参数的 出 人们仅用输入 输 出戳 十 了稳定的自适应控制系统 一 第 四 阶段 年 基 于 神经网络的模 型 参 考 自 适 应 控 制系统的设计 神经 网络 直接 模 型 参 考 自 适 应 控 制 通 过调 整 神经网络控制器 的权 值参数 力 图使被 控 过 程 的输 出 最 后 以零误 差 跟踪 参 考 模 型 的输 出 由于 反向传 播 需要 知道被 控 对象的数 学模型 因而 神经 网络 的 学 习与修 正已经遇到许多 问题 有 的文 献采 用 的 直接 结构 基于稳定性理 论选 择控 制律 解 决 了 仿射 非 线性系 统 的跟 踪问题 并使整 个 闭环 系统渐 近 稳定 有 的文 献应 用 神经 离线 辨 网络间接 结构 首先 由神经 网络辨 识器 识被控过 程 的 前馈模型 然 后 进 行在 线学 习与 修 正 显 然 能提供误差域其变 化 率的反 向传 播 存在 的问题 稳 定性问题 稳定性是控制系统设计 的基本 准 则 保证 全局稳定性是 自适应控制能 正 常工 作 的前提条件 现 已发现 现有的稳 定 性理 论还 不 能处理 已提 出 的 一 些自适 应 控 制问题 尚需建立一 种新 的稳定性理论体 系 收敛性问题 算 法 的 收 敛性 问 题 是 一 个 十 分 里 要 的问题 对 自适 应 控 制来 说 如果一 种 自适 应 算法 被证 明 是收敛的 那该算法就有 实 际 的应 用 价值 目 前 对 非 线 性系统 自适应 控 制算法 的收敛性研究结果较少 很不 系统 与应 用 要求还 有较大差 距 兽棒性问题 当被 控 过 程存在 未建 模 动态 特 性 戴 者过程 噪声 城 扰动远远 比所设 想 的情况 复杂 时 自 适 应控 制 系统会失 去 其稳定 性 质 称为缺 乏 兽棒 性 从而 根 据 结 合 鲁棒性要 求所 设计的 自适应 控 制系统 比单纯按收 敛性 和 稳定 性指标所设计的系 统 具 有更好 的 控 制效果 目 前 对 于非 线 性控 制 系统的 鲁棒 性 已 有许多研究结 果 研 究一 般 是针对一 类仿 射非 线性 系统 进 行 的 对 于 系统的条件限 制 较严 研究中多 采用 基于梯 度 法 的 自适应律 为解 决 系 统 的全局稳定 性及 跟踪 问题 通常 要设定十 分 复杂 的控 制律 目 前的研究结果还 很难应 用 于工 程 实际 中去
油气 田 地 面 工 程 第
卷第
期
自适应 控 制 发 展概 述
刘
王
变
大庆 石 油学 院 电气 信息工 程学 院
大 庆 工 程 技 术 服 务公 司 仪表 分 公 司
王德民
秀红
大 庆联 谊 石 化 集 团
自校正控制 系统的发展 概况 自校正 控 制系统的 设计方法大体上分为三 个阶段 一 第一 阶段 年 基 于 最小 方 差 理 论进 年 行设计 年 发表 了一 篇文革一 一 自最 优 控 制 卜 系统的设计 首 先提 出了 自 校 正 控 制思 想 年 一原理推广到 参数未 知但 恒 定 的线性 离散 时 间 单 输 把这 入一 单输 出 系统 由 于 当时在理 论 和 技 术 上 的限 制 上 述 年 才获得 突 破 性 发 原理 没有得到成功的应 用 直到 提 出 了最 小 方 展 瑞典隆德 工 学院的 和 差 自校正 调节 器 它是最 小 方差 调 节器 的自然 发展 这 种 调节器的突 出 优 点是 实现 简易 仅用 一 台微 处 理机 甚 至 单 板 机便可实现 而且经 济效益明显 缺 点是不 能 用 于 逆 不 稳定 系统 没有 工 程 约束 且 功 能 单一 年 英国牛 津大 学的 和 提 出了广义最 小 方差 自校 正控 制 器 克服 了自校正 调 节 器 的 主 要缺点 受 到 了 普 遍 重 视 不 过这种算法 在 处 理 逆 不 稳 定 系 统时 尚需 选 择 目 标 函 数 中的控 制权 由 于 存 在不 定 性 控 制权 的选择 常 常 依 靠试 凑法 一 年 第二 阶段 年 基 于 次 最 优设 计思 想 的自校 正 调 节 器 的 设计 年 英 国 剑桥 大 学 的 。 卜 提出 了 极 点 配 旦 自 校 正 控 制 技 术 和 在这方面 做 了一 些研 究 罗 和 作 出 了 卓有 成 效 的 以及 工 作 除 了 最优性这一 指标 外 这种 方 案在 其 它 方 面 都 超 过了上 述自校 正 器 但是当 系统 具 有 非线 性 和 严 至不确 定 时 自校正 控制 还 存在 一 些问题 如 自 校 正 控 制 器结 构 过 于 复杂等 一 第三 阶段 基于 神经 网 络的 自 校 正 控 制 年 器的设计 年代初 期 以来 迅 速 发展 起 来的神 经 网 络显 示出它 在解决高 度 非 线性 和严重不 确 定系 统 的 控 制 方 面 的 巨大潜力 其 吸 弓 力 在 于 能 够充 分起 近 任意复 杂 的 非 线 性关系 能够 学 习与适应 严 重不确 定 性 系 统 的动 态 特 性 有高 度的鲁棒性和 容 错 能力和 并 行 分布处 理 能 力 有的文 献将变结构 技 术 运 用到 控 制 律中 获 得使整个 闭环 控制系 统具 有渐进稳定 和 参 数渐进 收 敛 特 性 的 自 适 应 律 由 于 考 虑到神经网络超 近 误 差 的存在使系统 的稳 定 性 和 鲁棒性降 低 有的文 献在 控 制器中加 了 一 个 补偿 控 制器 用 于补偿 神经 网络遥近 误差对 系统性能 的 影响 有 的 文 献进 一步 讨 控 制理 论设计 补偿 论 了在有外部千 扰加 入 的情况下 按 控 制器 用 于减 弱外 部神经 网络超 近误 差 的影 响 使 跟 踪 误差满足给 定的性能要 求 提高含棒性 模 型参考 自适应 控 制 系统 发展概况 模 型参 考自适应 系统的设计方法大体上分为 四 个 阶段 一 主要 是 基于局 部 参 数 第一 阶 段 年 年 最优化理 论进行 设计 这种方法是由 等人 于 年首 先 提 出 来 的 并 命 名 为 规则 接着 , 等人也基于局 部 参数最优化理 论 提 出 了不 同 的设计方法 局 部 参数最 优 化 法 的最 大缺 点 是如 此 设计 的 自适应律容易引起整 个 系统 的不 稳 定 而 对 一 个 控 制 系 统 而言 稳定 性是首要 的和 最基本的要求