基于内模结构的仿人智能协调控制

论文摘要

内模控制可成功应用于含纯滞后对象的控制,其具有稳态鲁棒无差的良好性能,且鲁棒性强,结构简单,设计直观简单,在线调整参数少。内模控制器中可调节因子的参数决定了的系统响应性能,系统的结构特点和控制策略决定了系统性能指标只能在稳定性和快速性之间折衷设计。仿人智能控制是包含自动控制、人工智能和计算机科学的一门交叉学科,其模拟人类在信息处理和控制决策过程中的智能活动规律,研究具有仿人智能特性的工程控制与信息处理的系统。通过运用仿人智能控制中智能特性,结合内模控制的优点,设计出基于内模结构的仿人智能协调控制的新型控制策略,使系统的稳定性与准确性、快速性的设计达到统一。 在充分分析内模控制和仿人智能控制的基础上,首先提出了基于内模结构的定参数仿人智能协调控制的方法:内模控制器的设计采用常用的相消法,保证系统稳态无差,其调节因子的设计要综合考虑系统响应的快速性、平稳性和鲁棒性,调节能力有限;协调控制器采用仿人智能控制思想设计,用误差、误差的变化率和模型误差的变化率作为仿人智能控制器的输入信号,通过定性和定量的方法在线辨识系统的动态响应过程,采用多模态控制策略调节控制对象的输入量,参与系统过渡过程的调节;在系统处于稳态时,协调控制器输出为零,整个系统的稳态性能由内模控制器单独保证。这种设计方法使系统的动态响应性能得到明显的改善,实现了系统响应平稳性和快速性设计的统一。 智能协调控制可采用定参数调节和自适应调节两种方式。定参数智能协调控制必然导致系统性能在控制对象参数变化时性能不是最优的,系统鲁棒性和抗扰性受到一定的影响。为克服这些不足,提出了基于内模结构的自适应仿人智

论文目录

• 1 引言
• 1.1 内模控制理论的研究和发展
• 1.2 仿人智能控制发展简介
• 1.3 本文所做的工作
• 2 内模控制
• 2.1 内模控制结构分析
• 2.2 内模控制的主要性质
• 2.3 内模控制器设计分析
• 2.3.1 相消法设计
• 2.3.2 控制器实现环节特性分析
• 3 仿人智能控制
• 3.1 仿人智能控制的特点
• 3.2 仿人智能控制器的原型算法
• 3.3 仿人智能控制器的智能属性
• 3.3.1 智能信息
• 3.3.2 智能反馈
• 3.3.3 智能决策
• 3.4 仿人智能控制器的结构——分层递阶控制结构
• 3.5 仿人智能控制器的设计理论
• 3.5.1 仿人智能控制系统设计依据——系统的瞬态性能指标
• 3.5.2 仿人智能控制系统的设计步骤
• 4 基于内模结构的定参数仿人智能协调控制
• 4.1 内模控制器的设计
• 4.2 仿人智能控制器的设计
• 4.2.1 特征信息源的选取
• 4.2.2 特征辨识
• 4.2.3 多模态控制策略
• 4.3 仿真研究
• 4.4 小结
• 5 基于内模结构的自适应仿人智能协调控制
• 5.1 基于内模结构的仿人智能协调控制结构分析
• 5.2 内模控制器的设计
• 5.3 自适应仿人智能控制器的设计
• 5.3.1 运行控制级设计
• 5.3.2 参数校正级设计
• 5.3.3 任务适应级设计
• 5.3.3.1 异常情况的稳定性监控决策算法
• 5.3.3.2 扰动监控设计
• 5.4 仿真研究
• 5.4.1 自适应仿人智能协调控制与单独内模控制的仿真比较
• 5.4.2 自适应智能协调控制与定参数协调控制仿真比较
• 5.5 小结
• 6 结束语
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 声明
• 致谢