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自校正控制技术是近10多年来兴起的一门新的学科,对于受控对象参数时变的系统, 它通过在线辨识受控对象的参数(显式算法)或直接辨识控制器参数(隐式算法),对控制 器进行在线设计,即对受控对象进行适应控制1门。一般的实际受控对象由于其工作特性和 受环境的于扰,都存在着时变性,常规的确定性调节器设计方法已经不能满足受控对象所提 出的越来越高的要求,因此自校正控制的出现和应用,对于改善实际控制系统的调节效果具 有重要的意义,受到国内外控制理论界的广泛重视。 目前自校正控制存在的问题是:(1)设计过于复杂,需要的数学工具较深,(2)由于实 际受控对象均受到许多千扰因素的影响,过程特性存在着死区、时延和非线性,因此要求控 制算法具有很强的鲁棒性才能保证系统可靠、稳定运行,从而限制了它的可行性和在实际过 程中的应用。 针对一般自校正控制算法存在的缺点,本文将讨论一种参数自适应PID控制算法,该算 法根据闭环系统极一一零点配置方法推导而来,与一般数字PID控制算法的结构完全相同, 因此,它具有一般数字PID算法的优点:结构简单,容易实现,便于为广大工程技术人员接 受。 1参考自适应PD控制算法 考虑一个单输人一单输出的随机线性定常离散时间系统,可用如下线性差分方程 (CARMA模型)描述: A(2-1)y(k)=2~1B(2-1)M(k)+C(2-1)(k) (1) 其中 y(k)为可测的输出变量;“(k)为控制变量影 ()为不可测量的扰动变量,{(k),k=1,2,3,…}为独立同分布的随机序列,且 满足E{(k)}=0,E{(k)·5(k)}=σ2: 2·为单位延迟算子 A(2)、B(2)、C(z)分别为输出变最、控制变量和扰动变量的加权多项式,即 A(21)=1+012-1+…+a.zn B(21)=b。+b12-1+…+b42-" C(2-1)=1+C12-1+…+c.e2-" 要求A(21)的根在单位圆之内,即系统开环稳定,n,大于系统的时延步数d。 一般的线性反馈调节器可以被描述为【2,31: F(21)u(k)=H(z-)w(k)-G(z1)y(k) (2) 其中:w()为参考输入号: F(21)、H(z1)、G(2)为控制器参数多项式,即 F(2l)=1+f12+…+f121H(21)=h。+h121+…+h,A2 G(21)=g0+g121+…+g,20 246自校正控 制技术是 近 多年来兴 起 的一 门新 的学 科 , 对于 受控对象 参数 时 变 的系统 , 它 通过 在线 辨 识受控对象的参数 显 式 算法 或 直接 辨 识控制器参 数 隐式算法 , 对 控制 器进行在线 设 计 , 即对受控对 象进行 适 应控制 〔 ” 。 一 般的实际 受控对象 由于其工 作特 性 和 受环 境的干 扰 , 都 存 在着时 变性 , 常 规 的确定性 调节器 设计方法 已经不 能 满 足受控对象所提 出的越来越 高 的要求 , 因此 自校 正控制 的 出现和 应用 , 对于 改善实际 控 制系 统 的调 节效 果具 有重 要的意 义 , 受到 国 内外控制理 论 界的广泛重 视 。 目前 自校 正控制存在的问题是 设计过于 复杂 , 需 要 的 数学工 具较深 , 由于 实 际 受控对象均受到 许多干扰 因 素的影响 , 过程 特性存 在着死 区 、 时延 和非线性 , 因此 要求控 制算法 具有很 强 的鲁棒性 才能 保 证系 统 可 靠 、 稳 定运 行 , 从而 限 制 了它 的可 行性 和在 实际 过 程 中的应 用 。 针对 一般 自校 正控 制算法 存在的 缺点 , 本文 将讨 论一种参数 自适应 控制算法 , 该 算 法根 据闭环 系统极 -零点配 置方法 推 导而来 , 与一 般数字 控 制算法 的结 构完全 相同 , 因 此 , 它 具有 一 般数字 算法 的 优 点 结 构简单 , 容 易实现 , 便于 为广大 工 程技 术人 员接 受 。 护 参考 自适应 控制算法 考虑 一 个单输 入 -单输 出的随机 线 性 定 常离散 时间系统 , 可 用 如 下 线 性 差 分 方 程 模 型 描述 一 ‘ 夕 一 ‘ 之 一 ‘ 一 ‘ 首 其 卜 夕 为可 测 的输 出变 量 “ 幻 为控制 变 量, 省 为 不 可测量的扰动 变量 , 省 , , , , ” · 为独 立同分 布的随机 序列 , 且 满 足 占 庵 卜 , 舀 · 言 二 ’ ‘ 一 ‘ 为单位 延 迟算 子 “ 一 ’ 、 “ 一 ’ 、 一 ‘ 分别 为输 出变 最 、 控制变 量和 扰 动 变 量 的加 权 多项 式 , 即 之 一 ’ 之 一 ’ … 十 二 一 ’ 一 。 一 … ‘ 之 一 ’ “ 一 ’ 之 一 ’ … 。 。 一 目 ’ 要求 一 ‘ 的根 在 单位 问 之 内 , 叩 系统 开环 稳定 , , ‘ 大于 系统 的时 延 步 数 。 一般 的 线性 反馈 调 节 器 可以被描述 为 〔 , , , , 二 一 ‘ 二 一 ’ 切 一 之 一 ’ 少 , 掩 其 中 二 为参考输 入 信 号 一 ‘ 、 仕 一 ’ 、 一 ‘ 为控 制 器参数 多项 式 , 即 一 ’ 二 厂 , 一 ‘ 十 ” · 十 , 一 ’ ‘ 一 ’ 。 一 ‘ · 。 一 ‘ 一 二 。 十 之 一 ” · 十 。 , 一 “ ‘ 艺
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