從一個例子來看自適應控制

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現在控制理論中,如何處理不確定干擾是人們的關注點之一,有很多種處理不確定干擾的方法。不同的控制問題和不同的干擾類型,選擇的控制方法往往是不同的。自適應控制經常應用在帶有未知參數的鎮定問題中,在鎮定系統的同時甚至可以得到未知參數的估計;內模原理可以用來處理一類結構已知的干擾,多用在調節問題當中;滑模控制和高增益控制採用的是“干擾壓制”的策略,總是需要假設干擾具有某種有界性。魯棒控制的主要思想是,在保持系統原有性能的前提下,使控制器對模型不確定敏感性最小。它的設計是以“最差的情況”為基礎,因此丟掉了“最優性”。

提到干擾處理,不得不提的一個方法是近年來逐漸流行起來的自抗擾控制。該方法採用在線估計、消除干擾的主動控制策略,可以處理一大類控制問題。雖然在干擾估計時使用了高增益,但是高增益的影響卻被限制在觀測器中,沒有直接進入控制系統。自抗擾控制用擴張狀態觀測器來估計干擾,一般採用的是“干擾壓制”的高增益辦法。因此,擴張狀態觀測器需要假設干擾(確切的說是干擾的導數)有界,並且不能嚴格收斂到零,而是小於一個任意小的常數。這個常數由增益和干擾的大小決定。儘管沒有嚴格地收斂到零,然而這並不妨礙自抗擾控制在實際應用中的巨大成功,對某些精度要求不高的實際問題來說,這種擴張狀態觀測器的收斂已經足夠了。

在一些情況下,自適應控制、內模原理甚至魯棒控制和自抗擾控制的控制機理是非常相似的。這或許就是所謂的殊途同歸吧。今後我們將分別考慮這些方法,通過簡單的例子來體驗不同的控制機理,並改進其性能。

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來決定的,因此,系統狀態影響了參數的估計。另一方面,估計的參數又通過控制器影響了系統的狀態。所以,系統狀態的鎮定過程和參數的估計過程耦合在一起,這影響了整體閉環系統的動態性能。

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讀者可以通過調整 g 來改變閉環系統性能。我們沒有時間整理和數值模擬了,具體效果如何,讀者可以自行驗證。如有時間允許,我們會盡力推出其他方法的例子。近期時間太緊張,望諒解!

另外關於讀者提出的證明e是無理數的事情,我們也會盡力給出。

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