特征模型自适应控制器的参数优化设计

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摘要：本文提出了一种基于特征模型的全系数自适应控制方法。这个方法有三个部分：全系数自适应控制，黄金分割自适应控制和特征建模。它被施加到超过九种工程对象的400多个系统.有两个进行了详细介绍的实例来说明具体步骤，其适用于工程实际问题。这种方法有许多优点。它使用简单，调整，方便测试，并且能够产生高度可靠的系统。在一定意义上说，该方法解决了三个在实际应用中的主要问题，也就是说，它可以保证闭环系统的稳定性在一个过渡过程的起动期间或当参数估计值尚未收敛到其“真值”，要估计的参数的数量少，并要进行在线调节参数的数量也少。

毕业论文关键词：自适应控制，航空航天控制，全系数自适应控制，特征模型，控制工程，黄金分割自适应控制律，工业控制。62155

Characteristic Model-Based All-Coefficient Adaptive

Control Method and Its Applications

Abstract：This paper presents an all-coefficient adaptive control method based on a characteristic model. This method consists of three parts: all-coefficient adaptive control, golden-section adaptive control, and characteristic modeling. It is applied to more than 400 systems of nine kinds of engineering plants. Two such practical examples are introduced in detail to illustrate the concrete steps to apply this method to practical engineering problems. This method has many advantages. It is simple to use, convenient to adjust and test, and able to generate highly robust systems. In certain sense,the method has solved the three principal problems in practical applications, i.e., it can guarantee the stability of a closed-loop system in the start period of a transient process or when parameter estimates have not converged to their “true values,” the number of parameters to be estimated is small ,and the number of parameters to be regulated online is also small.

Index Terms— Adaptive control, aerospace control, all-Coefficient adaptive control ,characteristic model ,control engineering, golden-section adaptive control law, industrial control.

第一章特征模型

1.1特征模型的概念5

1.2被控对象的特征模型描述5

1.3特征模型的建模原理6

1.4特征模型自适应控制器的设计7

1.4.1黄金分割自适应控制律.7

1.4.2维持/跟踪控制律8

1.4.3逻辑微分控制律 8

1.4.4逻辑积分控制器 9

1.4.5总控制量 9

第二章系统辨识

2.1系统辨识的定义 ....10

2.1.1系统辨识算法的原理.. 11

2.1.2系统辨识建模的实现 ..11

2.2最小二乘辨识 12

2.3梯度辨识法..13

2.4.1参数辨识仿真模块...15

2.4.2仿真程序各模块介绍...16

2.4.3程序仿真结果...21

第三章特征模型的优化控制

3.1控制器框图..24

3.2基于特征模型的二次型最优控制..25

3.3基于特征模型的参数自校正黄金分割自适应控制以及优化..27

第四章特征模型自适应控制器的参数优化设计

4.1特征模型自适应控制器的参数优化设计及自适应控制器仿真图..31

4.2仿真各模块介绍及作用 ... 32

4.2.1系统仿真模块 .... 33

4.2.2优化控制器系统仿真模块...33

4.2.3 总控制量......38

4.3 仿真结束 ...38

第五章结论..42

参考文献..43

第一章特征模型

基于特征模型的全系数自适应控制方法是吴宏鑫院士首次提出的一套完整的实用性很强的控制理论。是将对象动力学特征和控制性能要求相结合进行建模，是在原来复杂动力学模型的基础上，抓住系统输入输出的主要关系，把其他次要因素进行压缩，使得模型和控制器设计大大简化。经过三十多年的研究积累，在理论和应用上均取得了重要进展。并形成了一套比较完整的实用性很强的自适应控制理论和方法。该方法已经在航空航天和工业控制领域的九类工程对象的四百多个系统中取得了成功应用。例如：该方法的理论思想和工程要点创造性地应用于飞船返回再入控制，其开伞精度达到世界先进水平；该方法在神州八号和天宫一号交会对接控制中的应用，解决了帆板挠性大、羽流干扰严重、系统时延大、姿态和轨道耦合等问题，飞行试验结果表明该方案可以很好地实现对接前两航天器相对位置和相对姿态的高精度控制；高超声速飞行器控制；电解铝生产过程控制；所有这些都证明该方法具有重要的实际应用前景。