自动控制理论.ppt

自适应控制与应用;本课程在控制学科中的地位;第一章自适应控制根本概念;第一章自适应控制的根本概念;传统的控制系统设计方法，通常是首先建立被控对象的数学模型，然后根据所建数学模型的特性设计控制器〔控制律〕，实施控制。;设计都要求事先掌握被控对象或被控过程的数学模型。然而有些数学模型是很难事先确知的，或者由于种种原因,一些系统的数学模型会在运行过程中发生较大范围的变化,这就是说，设计者对系统的特性并不是完全掌控的，或者说系统的特性是不肯定的。

在这些情况下，常规控制就往往达不到预定的控制要求。;引起被控对象特性发生变化的主要原因有:;引起被控对象特性发生变化的主要原因有:;当被控对象的数学模型参数在小范围内变化时，可用一般的反响控制、最优控制或补偿控制等方法使得系统对外部的扰动或内部参数的小范围变动不很敏感，以到达预期性能。;自适应控制也是一种反响控制，但它不是一般的系统状态反响或系统输出反响，而是一种比较复杂的反响控制，所以，自适应控制的设计比一般的反响控制要复杂很多。;第一章自适应控制的根本概念;自适应的主要思路：随机应变，以变制变;第一章自适应控制的基本概念;比方：喷气式飞机的燃料控制是采用温度补偿的，那么它也可以算是自适应系统，然而，实际上它属于常规反响控制。

因为它对系统的参数改变不是根据当时的特性、性能和参数变动的实际情况做出决策的，而是实现确定下来的，不符合测量辨识，决策改造的过程。;1962年Gibson提出了一个比较具体的自适应控制的定义：;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的根本概念;第一章自适应控制的基本概念;在自适应控制系统中,根据被控对象的输入输出信号对对象的参数或性能指标连续地或周期地进行在线辨识,;然后根据所获得的信息并按照一定的评价系统优劣的性能准那么,判断决定所需的控制器参数或所需的控制信号,;最后通过修正装置实现这项控制决策,使系统趋向所期望的性能。;必须指出,在自适应控制系统的设计过程中最重要的决策之一是选择一个适宜的系统性能指标.用这个指标将系统性能的优劣用单独一个量综合地表示出来,并以这个量的极值(极大或极小)作为设计系统的依据.。;选择适宜的性能指标后,系统的自适应控制过程将由以下三方面的作用在描述.;Bytheway;第一章自适应控制的根本概念;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的基本概念;参考模型;信号综合;参考模型;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的基本概念;第一章自适应控制的根本概念;第一章自适应控制的基本概念;自适应控制大约在上世纪五十年代即已开始开展，当时大都是针对具体对象的设计的讨论，尚未形成理论体系。六十年代现代控制理论蓬勃开展所取得的一些成果，诸如状态空间法、稳定性理论、最优控制、随机控制、参数估计、对偶控制等等，为自适应控制理论的形成和开展准备了条件。;上世纪七十年代以来自适应控制理论有了显著的进展，一些学者分别在确定性和随机的、连续的和离散的系统的自适应控制理论方面，作出了奉献。对于这类系统的控制方案、结构、稳定性、收敛性等方面都有一定的突破性的进展，从而把自适应控制理论推向一个新的开展阶段，与此同时，开始出现较多实际应用的例子，并取得了良好的效果。;目前自适应控制理论正在迅速开展，这反映了现代控制系统向智能化、精确化方向开展这一总的趋势。另一方面，微处理器的迅猛开展为采用自适应控制创造了条件，反过来也促进了自适应理论的开展，总之，自适应控制理论已日益被人们重视的理论领域，其实际应用也日益广泛。;第二章模型参考自适应系统(MRAC)

设计初步

;第二章模型参考自适应系统设计初步;第二章模型参考自适应系统设计初步;参考模型;模型参考自适应控制的关键问题是如何选择自适应机构的自适应算法，以确保系统有足够的稳定性，可调系统与参考模型的特性相一致。即使得广义误差趋于最小。;系统调整是根据被控制对象的实际输出与参考模型输出之差的某个函数准那么，力图使被控对象的实际输出与参考模型的输出之间的误差趋于最小，使系统接近于或者到达所期望的动态行为。;第二章模型参考自适应系统设计初步;参考模型;;1-用状态方程描述MRAC系统;式中：是模型的n维状态向量，u是m维的分段连续的