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具有未建模动态系统的自适应控制
作 者: 彭昕
导 师: 金炜东
学 校: 西南交通大学
专 业: 电气系统控制与信息技术
关键词: 未建模动态 自适应 模型参考 外环补偿 车辆半主动悬挂控制
分类号: TP273.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
实际的控制系统中,通常都存在未建模动态的成分,在处理这些未建模动态成分时,如果只是简单的将其忽略掉,在较理想的情况下进行控制器的设计,其实际的控制往往达不到预期的效果。为了将针对模型设计的控制器更好的运用于实际系统,就需要在控制器设计时,对未建模动态进行考虑和处理。然而未建模动态具有高度的不确定性,这给控制器的设计带来困难。本文针对此问题展开研究。本文首先从系统辨识的角度分析系统未建模的存在性,在此基础上给出处理未建模动态所用的方法,即强行建模法和信号补偿法,并作具体分析。利用模型参考自适应控制处理系统可能存在的两种(相乘和相加)未建模动态成分。先针对只有相乘未建模动态,在本文假设的情况下,分别利用局部参数最优理论和Lyapunov稳定性理论第二方法设计模型参考自适应控制方案,所设计出的控制器对系统相乘未建模动态有一定的抑制作用。然后,研究同时含有两种未建模动态成分的被控系统,利用混合自适应控制进行处理,为达到控制参数快速调整的效果,并引入(?)校正混合自适应控制。实际控制过程中,为更好地处理系统未建模动态,本文基于一种非参数模型(NARX模型)进行分析,将其中一阶线性部分分离出来,按照一般的线性反馈控制的方法进行处理,将NARX模型中的其它项看成未建模动态,设计出一种不依赖系统数学模型的外环补偿控制方案,这种控制方案对系统的未建模动态起到很好的抑制作用。本文证明此种外环补偿控制方案具有稳定性和收敛性,并将其扩展到整个NARX模型的处理,使外环补偿控制方案在实际应用中更加广泛和方便。本文对一个实际的车辆横向半主动悬挂控制系统进行MATLAB仿真实验。由于车辆横向运动系统中存在很多未知或不可估的未建模动态,针对此种情况,先利用模型参考自适应控制进行处理,然后加上一个基于非参数模型的补偿外环,不仅能处理系统中各种未建模动态,且能很好地抑制由参数不确定和随机扰动对系统造成的影响。通过仿真实验,验证本文给出的控制方案具有稳定性和鲁棒性。
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全文目录
摘要 6-7 Abstract 7-10 第1章 绪论 10-14 1.1 自适应控制及其发展现状 10-11 1.2 未建模动态及其发展现状 11-12 1.3 车辆横向半主动悬挂控制问题提出 12-13 1.4 本文所做的工作 13-14 第2章 基本理论 14-27 2.1 系统辨识理论 14-16 2.1.1 模型的表现形式 14 2.1.2 辨识建模 14-15 2.1.3 辨识内容和步骤 15-16 2.1.4 最小二乘辨识方法 16 2.2 系统稳定性理论 16-20 2.2.1 外部稳定性 17 2.2.2 内部稳定性的一般概念 17-18 2.2.3 Lyapunov意义下的稳定性 18-19 2.2.4 Lyapunov稳定性理论 19-20 2.3 车辆动力系统模型和车辆稳定性评价指标 20-26 2.3.1 车辆系统运动分析 20-22 2.3.2 车辆系统振动模型 22-25 2.3.3 车辆运行平稳性评价指标 25-26 2.4 小结 26-27 第3章 未建模动态 27-33 3.1 系统不稳定性及未建模动态 27-28 3.2 系统未建模动态项的存在 28-30 3.3 系统辨识时未建模动态的处理 30-32 3.3.1 强行建模法 30-31 3.3.2 信号补偿法 31-32 3.4 小结 32-33 第4章 具有未建模动态系统的模型参考自适应控制 33-46 4.1 模型参考自适应控制处理未建模动态的设计思想 33-35 4.2 针对相乘未建模动态的模型参考自适应控制的设计 35-40 4.3 同时含有两种未建模动态的混合自适应控制的设计 40-45 4.4 小结 45-46 第5章 外环补偿自适应控制方案 46-57 5.1 含有未建模动态系统的NARX模型表示 46 5.2 反馈内环的设计 46-48 5.3 外环补偿控制器的设计 48-56 5.3.1 一种非线性未建模动态项的折线化 48-50 5.3.2 基于学习自适应的外环补偿控制器的设计 50-52 5.3.3 外环补偿控制算法的收敛性和稳定性分析 52-55 5.3.4 外环补偿控制的扩展 55-56 5.4 小结 56-57 第6章 车辆横向振动半主动悬挂控制的仿真实验 57-64 6.1 车辆横向振动半主动悬挂控制仿真实验系统的设计 57-58 6.2 仿真实验数据 58-63 6.3 仿真实验结果分析 63 6.4 小结 63-64 结论与展望 64-65 致谢 65-66 参考文献 66-70 附录 70-72 作者在读期间科研成果简介 72-73
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 自适应(自整定)控制、自适应控制(自整定)系统
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