一类非线性系统无模型控制器的设计与分析

论文摘要

目前工业过程控制中应用的控制器,大部分是从20世纪40年代发展起来的经典PID调节器,这种控制器设计的基本思想是基于线性系统结构的,虽然在许多应用系统中能够保证其稳定性,但是难以克服非线性和强扰动的影响。近年来现代控制理论得到快速发展,但是大量的实际被控对象很难找到合适的数学模型,使得现代控制理论在很多工业现场难以应用。因此,寻找对系统模型要求低,结构简单,控制效果好的控制方法,具有重要的理论意义和应用价值。无模型控制器是一种兼有现代控制理论和经典PID的优点的新型控制器,无模型控制器的设计仅利用系统的输入输出数据,摆脱了对被控对象数学模型的依赖。无模型控制器打破了经典PID的概念和控制器设计的线性框架,是一种结构自适应,建模与控制一体化途径的全新的控制器。本文从介绍无模型控制理论研究进展与应用入手,阐述了以泛模型为基础的无模型控制方法的相关问题,并对无模型控制器基本形式的收敛性和合理性等问题进行了详细分析。为了进一步提高无模型控制器的控制性能,对泛模型进行了改进,导出了一种新的无模型控制器的控制算法,使得无模型控制器更加有效的利用了系统的输入输出数据。最后对无模型控制器的控制算法进行仿真研究,从仿真结果可以看出新的无模型控制器的控制效果具有良好的输出跟踪性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 不依赖于数学模型的控制方法
• 1.3 无模型控制方法的特点
• 1.4 无模型控制理论研究进展及应用
• 1.5 本文的主要内容和结构安排
• 第2章 无模型控制方法的基础理论
• 2.1 泛模型及其表达式
• 2.2 无模型控制器设计及特征参数的辨识
• 2.2.1 无模型控制律的基本形式的导出
• 2.2.2 特征参量的辨识
• 2.2.3 无模型控制器的设计方案
• 2.3 无模型控制器的收敛性与合理性分析
• 2.3.1 嵌入问题
• 2.3.2 无模型控制器的收敛性分析
• 2.3.3 无模型控制器的合理性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 无模型控制器基本形式的性质分析
• 3.1 收敛性分析
• 3.2 无模型控制器收敛的快速性分析
• 3.3 BIBO稳定性分析
• 3.4 仿真研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 非线性系统无模型控制器的设计与分析
• 4.1 引言
• 4.2 泛模型的推广形式
• 4.3 非线性系统无模型控制器的设计
• 4.4 收敛性分析
• 4.5 仿真研究
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结
• 参考文献
• 致谢