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自适应在控制中的应用

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在实际应用中,很多控制问题的过程参数都是未知或部分未知的。由于普遍存在着不同程度的系统不确定性,大部分实际工业生产过程和社会、经济等领域中的多步决策问题都不能用简单的确定性模型加以描述,而必须采用随机系统的理论和方法加以分析和处理。解决过程不确定性问题的一个重要的方法是应用自适应控制器。近四十年来,自适应控制的应用有了很快的发展,很多自适应控制方法被成功的应用到工程领域。自适应控制器通常包括一个普通的反馈环和一个控制器更新环。估计器利用过程的输入值和输出值来辨识过程参数,然后控制块用这个信息来实现控制算法。依靠估计器和控制器的设计得到不同的算法。

自适应控制器虽然控制性能优越,但远没有达到预期的广泛应用。这主要是因为理解和应用多种自适应模型的复杂性和处理一些算法的困难性。尤其是在数字自适应控制器实时运行时,控制性能不好,在控制器启动和对象参数变化等过渡过程中,会出现大的超调。这主要是因为大多数自适应控制器都应用了把参数估计值当作真实值应用在控制规律中的确定性等价准则。

如果过程中有未知参数要控制,要考虑估计的精确性时,确定性等价原则不成立。在这种情况下,有必要将控制系统和估计未知参数同时进行。为了估计未知参数而得到的控制信号对系统有一定的扰动。这与输出信号要尽可能跟踪期望参考输出的控制目标相矛盾。估计和控制这两个目标的折衷将推出一种带有双重特性的控制器。

 

双重最优控制器计算的复杂性促进了可以在实际环境中运行的双重次最优控制器的发展。次最优控制器设计的核心思想是在保留了控制器的双重特性的前提下,使控制简单易行。这种牺牲最优性以换取可实现性的指导思想导致了三十年来随机控制理论的巨大发展,形成了称为自适应双重控制的研究领域。现今研究的各种双重控制器大都是指次最优控制器。

综上,由于双重控制考虑到估计的精确性,为加速估计而提供一个最优激励,与传统自适应控制比较,其自适应时间更短,过渡过程更加平滑。这些优点使双重控制方法在工程领域具有广泛的应用前景。尤其是在时间长度太短而直接获得优质的参数估计又十分重要的场所,如经济系统和导弹控制系统。或是在参数快速时变而又有可能发生变号的场所,双重特性是很重要的。根据上述性质,决定将双重控制算法引入到垂直起降飞机滚转角的控制中。这个课题中应用了ADI的运算放大器,将会在之后的博客中和大家分享的。先说说原理哈~