無模型自適應(yīng)控制器參數(shù)整定方法及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的自動(dòng)化設(shè)備在各實(shí)際領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。而且隨著工業(yè)生產(chǎn)過程逐漸向復(fù)雜化、精密化方向發(fā)展，對這些越發(fā)復(fù)雜的生產(chǎn)過程建立精確的數(shù)學(xué)模型變得更為困難，這給基于模型的現(xiàn)代控制理論帶來了更多挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著各種控制性能要求的提高，基于模型的現(xiàn)代控制方法已經(jīng)不能滿足人們對控制的需求。針對傳統(tǒng)基于模型的現(xiàn)代控制方法面對的建模困難問題，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法獲得普遍關(guān)注。其中，無模型自適應(yīng)控制(Model Free Adapt

2、ive Control，MFAC)方法由于不依賴被控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，僅利用被控系統(tǒng)輸入輸出(Input/Output)數(shù)據(jù)，且具有控制器結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算速度快和廣泛適用性等特點(diǎn)，已成為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制理論發(fā)展的一個(gè)重要研究分支。
　　MFAC控制器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)尚未有系統(tǒng)的整定方法，這使得該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定的局限。因此，研究MFAC的參數(shù)整定方法，對MFAC的進(jìn)一步推廣具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用參考價(jià)值。
　　本文針對

3、一般的離散時(shí)間非線性被控系統(tǒng)，研究基于全格式動(dòng)態(tài)線性化(Full Form Dynamic Linearization，F(xiàn)FDL)的MFAC控制器參數(shù)整定方法，并將該參數(shù)整定方法應(yīng)用于水箱液位控制系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下:
　　(1)提出兩種無模型自適應(yīng)控制器參數(shù)整定方法，分別為基于任意相角裕度和基于最優(yōu)性能指標(biāo)的FFDL-MFAC控制器參數(shù)整定方法。首先，通過FFDL技術(shù)，將一般的離散非線性系統(tǒng)在工作點(diǎn)實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)化為一種等價(jià)的動(dòng)態(tài)線性化

4、數(shù)據(jù)模型，并基于該數(shù)據(jù)模型進(jìn)行MFAC控制器的設(shè)計(jì)。進(jìn)一步，將該控制器的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為增量式PID型控制器結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，將兩種PID控制器參數(shù)整定方法分別應(yīng)用于FFDL-MFAC控制器中，以此整定FFDL-MFAC控制器中的控制參數(shù)步長因子ρi，最后通過仿真驗(yàn)證了兩種方法的有效性。
　　(2)提出一種在FFDL框架下的基于虛擬參考反饋整定(Virtual Reference Feedback Tuning，VRFT)的MFAC控制

5、器偽梯度整定方法。利用VRFT方法可以對控制器結(jié)構(gòu)已知的系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化整定的這種優(yōu)勢，對FFDL-MFAC控制器的控制參數(shù)的偽梯度進(jìn)行初值和重置值整定，解決了FFDL-MFAC控制器中偽梯度初值選取和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)確定重置值的難題，最后通過對比仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(3)為進(jìn)一步驗(yàn)證上述兩類參數(shù)整定方法的有效性，本文采用水箱液位控制系統(tǒng)模型進(jìn)行對比仿真研究。將基于PID和基于VRFT的MFAC控制器參數(shù)整定方法分別