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转 模型参考自适应控制实验  

2015-10-21 23:39:13|  分类: 自动化 |  标签: |举报 |字号 订阅

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            模型参考自适应系统原理可以用下图表示:
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         实际上上面一路是一个参考模型,而下面一路是真实的需要进行控制的模型。为什么要设置一个参考模型呢?因为参考模型是可以认为选择的,一般选择一个性能较好的控制模型作为参考模型,在对真实模型的控制中实现参考模型的性能指标,是模型参考自适应控制的设计目标。如果真实模型的响应与参考模型的响应存在差异,那么就会产生一个偏差信号,驱动自适应控制器调整控制参数,使得在控制参数变化范围内,真实模型的动态响应尽量接近于参考模型的动态响应,从而提高真实模型的控制性能。
         从上面的介绍中,可以看出,自适应控制的一个很大的优点是对模型参数变化具有很强的适应性。即使被控对象模型参数发生变化,也可以通过调整控制规律,使得变化后的被控对象动态响应接近参考模型动态响应,从而赋予控制系统较强的鲁棒性。今天先简单分析一下自适应控制的鲁棒性,至于自适应控制于PID控制的鲁棒性对比,我会在以后的文章中加以阐述。
          进行实验的模型如下:
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            这个模型分为两路,下面一路是真实的控制对象,而上面的一路是参考模型,参考模型经过调校,具有优良的响应特性。考虑真实模型中的参数a3发生较大改变,在a3取值不同时,系统的响应如下(参考模型中该参数值取为a2):
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          从上图可以看出,采用自适应控制具有很强的对抗参数变化的鲁棒性,被控对象的该参数初值为0.1,等于参考模型中的参数值,然而即使在真实模型中该参数达到10,控制系统的响应特性也在可以被接受的范围之内。如果没有自适应调节会怎么样呢,下面这张图给出当该参数为5时没有自适应控制时的动态响应:
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            可见,此时的响应特性已经非常差,不能达到控制要求。
           自适应控制为什么会有这么好的效果呢,下面的图给出了解释:
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 在这张图片中,白色的线是系统响应,而红线是经过自适应调整的系统增益,从这里可以看出,当系统输出与输入不一致时,自适应控制会自动调整系统的增益,瞬间可以达到参考模型增益的数十倍,使参数变化后的被控对象输出达到合适位置,然后增益迅速回到稳定水平,不影响系统的稳定性,而又增加了系统对抗参数变化的能力,这在航天控制中是非常重要的。
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