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线性无模型控制系统分析与设计

作　者: 杨华超
导　师: 翟丁
学　校: 东北大学
专　业: 运筹学与控制论
关键词: 自校正控制数据驱动迭代反馈整定自由度
分类号: O231
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

自适应控制和数据驱动控制理论能直接根据测量的数据对系统进行设计,具有快速、准确、实用性强等特点,在飞行器控制、工业过程控制、机器人控制等方面有着广泛的应用前景.本文以自适应控制和数据驱动控制理论为基础,对线性无模型控制系统进行了系统研究.在被控对象数学模型未知的情况下,利用测量得到的输入输出数据,设计使得闭环系统具有良好稳定性和跟踪性的控制器.所用的数据驱动控制方法,打破了设计控制器一定要有系统数学模型的传统观念,在理念上是一种大胆的创新和突破,对于推动控制理论的发展具有深远的影响.本文重点研究了根据系统频率响应来设计满足一定性能指标的一阶稳定控制器的算法,利用迭代反馈整定方法得到了性能指标的局部最小点.本文主要包括下面三部分内容：(1)被控对象数学模型的阶次辨识.由于在自适应控制的过程中,总是假设系统的结构已知,参数未知,所以,我们必须首先辨识出模型的阶次.这是无模型控制中必须预处理的问题.(2)自校正控制.自校正控制系统的主要特点是具有被控对象数学模型的在线辨识环节.在每个控制周期中,首先对被控对象进行辨识,然后根据得到的模型参数和事先指定的性能指标,在线综合给出控制作用.(3)数据驱动控制.针对一阶控制器,给出一自由度和二自由度稳定控制器的设计方法.对于给出的性能指标,利用迭代反馈整定方法,得到局部最小值.仿真算例表明,本文算法设计的闭环系统控制器具有很好的控制效果.

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 自适应控制概述  10-11
  1.2 数据驱动控制概述  11-14
    1.2.1 数据驱动控制的定义  11-13
    1.2.2 数据驱动控制的适用环境  13-14
  1.3 本文研究的目的和意义  14-16
  1.4 国内外的研究现状  16-18
  1.5 本文的主要工作  18-20
    1.5.1 主要研究内容  18
    1.5.2 本文的组织结构  18-20
第2章预备知识  20-27
  2.1 最小二乘法  20-22
    2.1.1 最小二乘格式  20-21
    2.1.2 最小二乘估计的递推算法  21-22
    2.1.3 最小二乘问题的统计特性  22
  2.2 迭代反馈整定方法  22-26
    2.2.1 迭代反馈整定方法的基本原理  23-24
    2.2.2 输入输出信号对控制器参数梯度的计算  24-25
    2.2.3 迭代反馈整定算法的收敛性  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章自校正控制  27-37
  3.1 模型的阶次辨识  27-30
    3.1.1 辨识的基本概念  27
    3.1.2 数学模型的阶次辨识  27-29
    3.1.3 仿真算例  29-30
  3.2 自校正控制  30-36
    3.2.1 模型已知时控制器的设计  31-33
    3.2.2 模型未知时控制器的设计  33-34
    3.2.3 仿真算例  34-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章数据驱动控制  37-52
  4.1 引言  37
  4.2 一自由度稳定控制器的设计  37-44
    4.2.1 预备知识  38-40
    4.2.2 控制器的设计  40-41
    4.2.3 仿真算例  41-43
    4.2.4 关于误差的讨论  43-44
  4.3 二由度稳定控制器的设计  44-51
    4.3.1 问题描述  44
    4.3.2 控制器的设计  44-48
    4.3.4 关于误差的进一步讨论  48
    4.3.5 仿真算例  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章总结与展望  52-54
参考文献  54-58
致谢  58

线性无模型控制系统分析与设计

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