[發明專利]一種直接自適應控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201611147492.2
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106773688A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉治;蘇曉航;賴冠宇;白亞男
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，尤其涉及一種直接自適應控制方法及裝置。

背景技術

自適應控制是現代控制理論中最具前景的一個分支，并在航天航空、電子通信、能源供給、交通運輸、環境保護、武器裝備、過程控制、電力電子、機器制造、輕工建材等領域獲得了廣泛的應用。

隨著科技的發展和進步，生產工藝和作業程序變得越來越復雜，人們對系統的精度和穩定性要求越來越高，從而致使控制器設計的難度也變得越來越大。對于這一情況，簡單的針對定常系統的反饋控制已經遠遠滿足不了高難度的控制要求，因此“自適應控制”的思想也由此產生，也就是通過量測系統輸入和輸出信息,實時地掌握被控對象和系統誤差的動態特性,并根據其變化情況及時調節控制量,使系統的控制性能最優或達到滿意的要求。

世界進入20世紀80年代以后，伴隨著現代控制理論的成熟，微電子技術和計算機技術的發展，以及廉價微型計算機和處理器的出現，自適應控制技術的應用更加廣泛。至今，自適應控制不僅在工業領域取得較大成功，在社會、經濟、和醫學等非工業領域也開展了有益的探索。在工業領域，自適應控制主要運用于：智能化高精度機電或電液系統控制，主要是針對機器人、不間斷電源、電機或液壓伺服系統等的控制；工業過程控制，主要包括化工過程、冶金過程、食品加工過程、造紙過程、鋼鐵制造過程、機械加工過程等應用領域；如今熱門的航天航空、航海和汽車無人駕駛領域；柔性結構與振動和噪聲的控制和電力系統的控制等等。而在非工業領域，自適應控制的應用雖然并不廣泛，但已有成功實例。顯示出良好的前景，比如在社會、經濟和管理領域中自適應控制的思想能夠用來擬定商品供應量，以獲取最大利潤；在環境和生物醫學領域中運用自適應控制來控制藥劑劑量或者食物供給， 使環境和生物系統保持平衡。

自適應控制的運用是針對于參數不確定系統模型。我們都知道，任何一個動態系統，通常都具有程度不同的不確定性，如：系統輸入包含的隨機擾動，系統的測量傳感器具有測量噪聲，系統數學模型的參數甚至結構具有不確定性。在這些不確定性中，常見的存在于系統中的非線性有遲滯、死區、間隙、摩擦、故障等等，無論何種非線性存在于系統中，都將對系統的穩定性造成影響，最終導致系統的不穩定的技術問題。

發明內容

本發明實施例提供的一種直接自適應控制方法及裝置，解決了非線性系統中存在的死區和故障非線性的技術問題，對存在非線性實現有效補償，最終保證了系統運行的穩定性和良好的跟蹤性能。

本發明實施例提供的一種直接自適應控制方法，包括：

根據控制系統中存在的死區和故障非線性，建立死區和故障非線性的動態模型；

通過構造死區的逆函數，對死區非線性的動態模型進行逆補償；

對所述逆補償所產生的補償誤差和存在于死區執行器中的故障非線性動力學模型進行補償。

優選地，根據控制系統中存在的死區和故障非線性，建立死區和故障非線性的動態模型前還包括：

根據帶有未知控制系數的非線性系統定義執行器輸入τ_j(j＝1,2,...,q)和執行器輸出u_j(j＝1,2,...,q)；

其中x∈Rⁿ是狀態變量，y∈R是系統輸出，u_j(j＝1,2,...,q)表示系統的第j個控制輸入，f_i(x)∈Rⁿ(i＝1,2,...,p)和g_j(x)∈Rⁿ(j＝1,2,...,q)是未知的光滑函數，θ_i(i＝1,2,...,p)和b_j(j＝1,2,...,q)是未知控制系數。

優選地，根據控制系統中存在的死區和故障非線性，建立死區和故障非線性的動態模型具體包括：

據獲取到的控制系統中非線性，對存在于第j個執行器中的死區非線性， 確定執行器的動態模型為u_j＝D(τ_j),j＝1,2,...,q；

其中其中d_-＜0,d₊＞0，m_r,m_l是未知常數，[d_-,d₊]表示死區區間，死區的參數滿足m_r≥m_r0，m_l≥m_l0，其中m_r.m_l是兩個正常數。