[發(fā)明專利]一種非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210496139.0
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102998973B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王昕;黃淼;牟金善
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器，其特征在于，該控制器由兩個間接自適應(yīng)控制器和一個切換機構(gòu)組成，其中，一個控制器為非線性魯棒間接自適應(yīng)控制器，另一個是非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間接自適應(yīng)控制器，被控對象的輸入由切換機構(gòu)在兩個控制器之間選擇產(chǎn)生，被控對象的輸出與兩個控制器之間有一閉環(huán)負反饋，被控對象與兩個間接自適應(yīng)控制器的模型輸出之間設(shè)置為相減關(guān)系，模型誤差用于調(diào)整模型的參數(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器，其特征在于，所述非線性魯棒間接自適應(yīng)控制器包括一個非線性魯棒自適應(yīng)模型和一個非線性控制器，非線性魯棒自適應(yīng)模型通過在線性模型的基礎(chǔ)上增加一個對系統(tǒng)非線性項的補償項，保證當系統(tǒng)非線性項的限制條件被放寬到零階接近有界時，該模型的辨識誤差也能漸近小于一個正常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器，其特征在于，所述非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間接自適應(yīng)控制器包括一個非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模型和一個非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模型通過在線調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，獲得對被控對象的估計輸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器，其特征在于，所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模型含有一個輸入層，一個隱層和一個輸出層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制器，其特征在于，所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模型的隱層中含有6-10個神經(jīng)元，輸出層有一個神經(jīng)元。

6.一種用于權(quán)利要求1至5中任一所述的多模型自適應(yīng)控制器的控制方法，其特征在于，該控制方法的步驟如下：

S1：系統(tǒng)初始化：隨機初始化非線性魯棒自適應(yīng)模型的參數(shù)，隨機初始化非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，這些參數(shù)可由一定的先驗知識確定；

S2：k＝0時刻，對象的輸出為0；k≠0時刻，對象的輸出為系統(tǒng)的實際輸出值，與系統(tǒng)設(shè)定值作差得到系統(tǒng)的控制誤差e_c；實際輸出與非線性魯棒自適應(yīng)模型的輸出作差得到模型誤差e₁，與非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作差得到模型誤差e₂；

S3：將控制誤差e_c作為非線性魯棒自適應(yīng)控制器和非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器的輸入，由兩個控制器分別產(chǎn)生控制量u₁和u₂；

S4：根據(jù)模型誤差e₁和e₂來計算性能指標C₁和C₂的值，選擇性能指標值較小的控制器產(chǎn)生的輸入u_i，作為被控對象和兩個模型的控制輸入u，

S5：利用模型誤差e₁和e₂分別更新非線性魯棒自適應(yīng)模型和非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模型的參數(shù)和權(quán)值；

S6：轉(zhuǎn)到步驟S2。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所述步驟S7中，在切換機構(gòu)中，首先設(shè)計一個性能指標，該性能指標包含一個累積誤差部分和一個暫態(tài)誤差部分，在每一個控制時刻，計算各個控制器的性能指標，選擇性能指標較小的控制器來產(chǎn)生下一時刻的控制輸入。