无模型自适应控制方法的改进设计与仿真

论文摘要

面对工程实际问题和工程应用对控制方法要求的不断提高,基于数学模型的控制理论和方法的局限性日益明显,要求新的控制方法必须满足被控对象的一系列要求,它应对模型要求低,具有自适应功能、克服大时滞功能等。因此,不基于被控对象数学模型的控制方法一无模型自适应控制MFAC（Model Free Adaptive Control）成为实际工程中自动控制发展的一个重要方向。无模型自适应控制是一种新的控制方法,是指控制器的设计仅利用被控系统的I/O数据,且控制器中不包含被控过程数学模型的任何信息的控制理论与方法。本文将对无模型自适应控制进行深入研究。首先,本文对基本无模型控制器的控制原理、收敛性、合理性及适用性进行了详细的分析。其次,为了进一步提高无模型自适应控制器的控制性能,针对基本无模型自适应控制方法存在的不足进行了改进,提出带有单输出跟踪微分器的无模型自适应控制器（TD-MFAC）。跟踪微分器具有很好的滤波性能,能够很好的将输出信号从噪声中分离出来,合理的提取微分信号,得到原始信号的最佳逼近。因此,将跟踪微分器引入到基本无模型自适应控制器中以增强无模型自适应控制器的抗干扰性。仿真结果表明,与基本无模型自适应控制器相比,TD-MFAC具有良好的抗干扰性能。此外,本文还将基本无模型自适应控制方法与常规PID控制方法做了深入的分析比较,仿真结果表明,基本无模型自适应控制方法在跟踪性能、适应性、克服大时滞能力方面都明显优于常规PID控制方法。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.3 无模型自适应控制的特点
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 不基于数学模型控制方法的基本理论
• 2.1 无数学模型的控制系统概述
• 2.1.1 模糊无模型控制
• 2.1.2 专家控制
• 2.1.3 神经网络无模型控制
• 2.1.4 自学习控制
• 2.1.5 自抗扰控制
• 2.1.6 无模型自适应控制
• 2.2 本章小结
• 第3章 无模型自适应控制方法的基本理论
• 3.1 无模型自适应控制器的基本概念
• 3.2 泛模型及其表达形式
• 3.3 MEAC控制律与特征参量辨识
• 3.3.1 控制律的导出
• 3.3.2 伪偏导数估计算法
• 3.4 无模型自适应控制方案
• 3.5 本章小结
• 第4章 无模型自适应控制器的设计问题
• 4.1 问题的提出
• 4.2 控制器的收敛性分析
• 4.3 无模型控制器合理性分析
• 4.4 无模型控制器的适用性分析
• 4.5 仿真
• 4.5.1 仿真模块的开发
• 4.5.2 基本MFAC方法与PID控制方法的仿真对比
• 4.6 本章小结
• 第5章 无模型自适应控制方法的改进设计
• 5.1 问题的提出
• 5.2 跟踪微分器
• 5.2.1 跟踪微分器的离散形式
• 5.2.2 跟踪微分器的滤波性能
• 5.3 带有单输出跟踪微分器的无模型自适应控制器
• 5.4 仿真
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文
• 摘要
• Abstract