闭环模型参考自适应控制研究及应用

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:lyh993
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随着科学技术的发展,工业生产对控制性能的要求也越来越高。自适应控制由于能够适应控制系统参数变化,故能够在一定程度上克服系统的未建模动态、未知干扰等不确定性。因此,研究自适应控制方法对提高控制系统的性能具有重要意义。近年来提出的闭环模型参考自适应控制作为自适应控制方法的一种有效策略,可获得比普通模型参考自适应更好的误差收敛速度,但其本身存在峰值现象影响了系统瞬态性能的提升。本课题针对闭环模型参考自适应控制进行研究,探索抑制闭环模型参考自适应系统峰值现象的有效方法,提高闭环模型参考自适应控制的性能,并将论文研究成果应用到了三自由度直升机实验平台中开展实验验证。本文首先对传统模型参考自适应控制进行介绍并分析了其控制性能。分析结果表明,选取过大的自适应学习增益可以抑制系统中存在的不确定动性的影响,但同时过大的自适应学习增益会激发系统高频未建模动态,进而影响系统瞬态性能,因此很难获得令人满意的控制性能。针对这一问题,近年来研究者提出了闭环模型参考自适应控制方法,在不增大自适应学习增益的前提下,可以提升误差收敛性能。随后,本文详细介绍了闭环模型参考自适应控制系统设计,其基本思想为将系统跟踪误差引入到闭环参考模型中,通过调整系统跟踪误差的反馈增益来配置极点,使闭环模型参考自适应控制的系统跟踪误差快速收敛。接下来本文分析了其控制性能,并详细剖析了闭环模型参考自适应控制峰值现象产生的原因,随后本文利用柯西—施瓦茨不等式分析了影响峰值现象的因素,并进一步分析了影响峰值现象的主要因素及次要因素,在此基础上,本文从影响峰值现象的主要因素入手提出了两种抑制闭环模型参考自适应控制峰值现象的方法,第一种方法通过引入控制补偿项来抑制闭环模型参考自适应控制的峰值现象,第二种方法从自适应律入手,通过修正自适应律来抑制峰值现象。本文还编写了仿真程序验证了所提出的方法在抑制闭环模型参考自适应控制峰值现象的效果。最后,本文以实验室自制的三自由度直升机实验平台为被控对象开展实验,验证改进的闭环模型参考自适应控制系统抑制峰值现象的效果。实验结果表明本文所提出的改进模型参考自适应控制的方法可以有效地抑制闭环模型参考自适应控制的峰值现象,提高闭环模型参考自适应控制的性能。
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