無模型自適應控制器參數(shù)整定方法及應用研究.pdf

1、隨著科學技術的快速發(fā)展，越來越多的自動化設備在各實際領域逐漸得到應用。而且隨著工業(yè)生產(chǎn)過程逐漸向復雜化、精密化方向發(fā)展，對這些越發(fā)復雜的生產(chǎn)過程建立精確的數(shù)學模型變得更為困難，這給基于模型的現(xiàn)代控制理論帶來了更多挑戰(zhàn)。同時，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)動控制方法獲得普遍關注。其中，無模型自適應控制(Model Free Adapt

2、ive Control，MFAC)方法由于不依賴被控系統(tǒng)數(shù)學模型，僅利用被控系統(tǒng)輸入輸出(Input/Output)數(shù)據(jù)，且具有控制器結構簡單、計算速度快和廣泛適用性等特點，已成為數(shù)據(jù)驅(qū)動控制理論發(fā)展的一個重要研究分支。
　　MFAC控制器設計中的關鍵參數(shù)尚未有系統(tǒng)的整定方法，這使得該方法在實際應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的進一步推廣具有重要的學術意義和實際應用參考價值。
　　本文針對

3、一般的離散時間非線性被控系統(tǒng)，研究基于全格式動態(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)性能指標的FFDL-MFAC控制器參數(shù)整定方法。首先，通過FFDL技術，將一般的離散非線性系統(tǒng)在工作點實時地轉化為一種等價的動態(tài)線性化

4、數(shù)據(jù)模型，并基于該數(shù)據(jù)模型進行MFAC控制器的設計。進一步，將該控制器的結構轉換為增量式PID型控制器結構，在此基礎上，將兩種PID控制器參數(shù)整定方法分別應用于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構已知的系統(tǒng)進行參數(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)結構發(fā)生變化時確定重置值的難題，最后通過對比仿真驗證了該方法的有效性。
　　(3)為進一步驗證上述兩類參數(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