[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)反饋-前饋的自適應控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107203135B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 李曉;孫虹;龍巍;劉洋
• 申請（專利權）人: 東莞中子科學中心
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及自適應控制技術領域，尤指一種通過對前饋數(shù)據(jù)進行的實時處理，構成動態(tài)前饋—反饋控制系統(tǒng)的一種基于動態(tài)反饋?前饋的自適應控制系統(tǒng)；主要是通過對前饋數(shù)據(jù)進行的實時處理，構成動態(tài)的反饋—前饋控制系統(tǒng)，利用反饋控制系統(tǒng)的輸出作為前饋控制系統(tǒng)的基本組成，將反饋控制時的控制信息作為前饋數(shù)據(jù)的輸入，經(jīng)過自適應前饋控制方法的處理后,再作為前饋控制的輸入，不需要利用實驗儀器設備對干擾信號進行測量，只需要利用反饋控制時的控制信息作為前饋數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明對前饋數(shù)據(jù)進行處理，就能夠自動抑制外部擾動對系統(tǒng)的干擾，既能對干擾進行及時的粗調(diào)，減小系統(tǒng)的負擔，也能降低前饋控制模型的精度要求，提高控制品質(zhì)，使系統(tǒng)達到動態(tài)穩(wěn)定。

技術領域

本發(fā)明涉及自適應控制技術領域，尤指一種通過對前饋數(shù)據(jù)進行的實時處理，構成一種基于動態(tài)反饋-前饋的自適應控制系統(tǒng)。

背景技術

自適應控制系統(tǒng)最早在航空方面首先得到了應用,隨著計算機技術的發(fā)展和理論的不斷完善，自適應控制技術的推廣應用將不斷發(fā)展，這種控制技術不但用于各工業(yè)部門，例如在航海方面，在化工過程、鋼鐵和冶金工業(yè)方面，在電力拖動方面，近年來還推廣應用于非工業(yè)部門，例如生物醫(yī)學部門，但就現(xiàn)有的關于應用方面的報導來看，自適應控制技術主要用于過程較慢的系統(tǒng)和特性變化速度不很快的對象。

一般來說，控制系統(tǒng)可分為反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)。其中，反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，通過比較被控系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預期的系統(tǒng)性能；前饋控制系統(tǒng)是利用輸入或擾動信號來進行控制，控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響；然而從原理上講，反饋控制系統(tǒng)是滯后的,只有在被控系統(tǒng)受到擾動并產(chǎn)生偏差之后，才會進行響應和動作。從發(fā)現(xiàn)偏差到采取更正措施之間存在的時間延遲，決定了控制系統(tǒng)的帶寬，而對于帶寬外的偏差，不能進行有效的補償。前饋控制系統(tǒng)是超前的，理論上其帶寬可以是無窮大，但在實際應用中，一是導致偏差的擾動來源并不能完全獲得，二是擾動與偏差的對應關系取決于被控系統(tǒng)狀態(tài)，并不是恒定不變的，這導致控制系統(tǒng)的精度相對較差；雖然專利號為200410036850.3,名稱為基于狀態(tài)的自適應反饋/前饋PID控制器中公開了一種自適應控制器，主是通過在控制器里設置誤差產(chǎn)生器，用以分析輸出數(shù)據(jù)，將誤差與參數(shù)值關聯(lián)，然后通過參數(shù)內(nèi)插件進行相應的自適應，用以更新控制器數(shù)據(jù)，用以響應自適應周期結束時的自適應參數(shù)，該控制方法顯得粗糙而復雜，而且實時自適應精度不高。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補現(xiàn)有技術中單獨的反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)控制的局限性，本發(fā)明旨在提供一種將前饋與反饋結合起來的控制方法，尤指一種通過對前饋數(shù)據(jù)進行的實時處理，構成動態(tài)反饋—前饋控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠自動及時的適應外部擾動的影響，既發(fā)揮了前饋校正作用及時的優(yōu)點，又保持了反饋控制能克服多種擾動及對受控變量最終檢驗的長處，能適用于大動態(tài)范圍條件下實現(xiàn)自動過程控制的、有較大應用前景的一種基于動態(tài)反饋-前饋的自適應控制系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種基于動態(tài)反饋-前饋的自適應控制系統(tǒng),所述的控制系統(tǒng)主要包括反饋控制器和前饋控制器，其中反饋控制器可采用標準的PID控制器，所述的前饋控制器主要包括數(shù)據(jù)對齊模塊、數(shù)據(jù)迭代模塊、數(shù)據(jù)平均模塊和數(shù)據(jù)濾波抑制模塊。

所述的數(shù)據(jù)對齊模塊負責將每一個周期中反饋控制器和前饋控制器中的對應控制數(shù)據(jù)以及迭代時的前饋數(shù)據(jù)進行一一對齊。

所述的數(shù)據(jù)迭代模塊是對前饋數(shù)據(jù)進行迭代運算，對齊后的多個周期中相應點的前饋數(shù)據(jù)進行迭代運算，以獲得被控系統(tǒng)狀態(tài)變化趨勢。

所述的數(shù)據(jù)平均模塊負責將迭代后的前饋數(shù)據(jù)進行平均運算，使前饋數(shù)據(jù)的值更逼近系統(tǒng)所需，更有效的消除外部擾動，減少反饋控制的控制負擔，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

所述的數(shù)據(jù)濾波抑制模塊是通過濾波網(wǎng)絡將輸入的前饋數(shù)據(jù)進行濾波處理，實現(xiàn)前饋數(shù)據(jù)在迭代過程中可能產(chǎn)生的振蕩和不穩(wěn)定性的抑制。