论文摘要
对于目前的自适应控制系统设计方法,自适应控制器的阶数一般都与被控对象的阶数有关,当系统阶数较高时就需要采用高阶控制器,这给实际应用带来了实施难度而实际中人们总希望使用低阶控制器,这是因为它的硬件故障少、计算量小和实时性强,此外它还易于理解和应用。对于复杂的工业过程,当被控系统模型参数未知或发生缓慢时变时,可以采用常规自适应方法进行控制器的设计。但是当边界条件改变、子系统故障、外界干扰等多种因素常常导致被控系统从一个工作区域变到另一个工作区域,这时系统参数往往发生大范围跳变,导致辨识算法的收敛速度减慢,无法得到令人满意的控制效果。因此研究如何用低阶模型设计低阶控制器来控制高阶被控对象,如何实现参数跳变系统的稳定自适应控制,具有重要的意义。本文将鲁棒自适应控制与多模型切换控制相结合,提出了一种多模型鲁棒自适应控制算法。鲁棒自适应控制器保证系统存在未建模动态时能够使自适应系统稳定运行,引入的多模型策略保证系统参数跳变时具有良好的暂态性能,最后以国内某风洞系统为背景进行了仿真研究。本文的主要工作如下:(1)针对一类离散时间多变量系统,将鲁棒自适应控制与多模型自适应控制相结合,设计了多模型鲁棒自适应控制器。该控制器由多个鲁棒自适应控制器组成,其中的鲁棒控制器是针对低阶模型设计的,当控制模型参数未知的高阶多变量系统时,在有界未知干扰的作用下能够保证自适应系统稳定运行。系统参数跳变时引入多模型策略,将系统参数的可能变化区域划分为多个子区域,在每个子区域内分别建立系统模型构成多模型集,针对各个子模型设计鲁棒自适应控制器,基于性能指标选取最优控制器进行控制。该控制器可以有效解决非最小相位系统的控制问题。仿真结果表明所提出的多模型鲁棒自适应控制器能够加快系统的响应速度,提高系统的暂态性能。(2)国内某风洞是引射式跨音速风洞,具有气源容量小、吹风时间短、对暂态响应的要求高等特性,常规控制方法难以得到良好的控制效果。本文采用多模型鲁棒自适应控制器对风洞系统进行了仿真研究,仿真结果表明多模型鲁棒自适应控制算法具有可行性和有效性。通过比较可知,本文提出的多模型鲁棒自适应控制算法在控制性能上下降并不严重,而且具有算法简单、模型数量少等优点,因此,文中提出的方法适于工业应用而且控制性能是可以接受的。
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标签：多变量系统论文; 多模型自适应控制论文; 鲁棒自适应控制论文; 风洞系统论文;