[發(fā)明專利]MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711323630.2 | 申請日： | 2017-12-12 |
| 公開（公告）號： | CN108170029B | 公開（公告）日： | 2020-10-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 盧建剛;李雪園 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學(xué) |
| 主分類號： | G05B13/04 | 分類號： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100 | 代理人： | 劉曉春 |
| 地址： | 310027 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | mimo 格式 模型 控制器 基于 信息 參數(shù) 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法，利用偏導(dǎo)信息集作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行前向計算并通過輸出層輸出懲罰因子、步長因子等MIMO全格式無模型控制器待整定參數(shù)，采用MIMO全格式無模型控制器的控制算法計算得到針對被控對象的控制輸入向量，以系統(tǒng)誤差函數(shù)的值最小化為目標(biāo)，采用梯度下降法，并結(jié)合控制輸入分別針對各個待整定參數(shù)的梯度信息集，進(jìn)行系統(tǒng)誤差反向傳播計算，在線實(shí)時更新BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層權(quán)系數(shù)、輸出層權(quán)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定。本發(fā)明提出的MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法，能有效克服控制器參數(shù)的在線整定難題，對MIMO系統(tǒng)具有良好的控制效果。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于自動化控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法。
背景技術(shù)
MIMO(Multiple Input and Multiple Output，多輸入多輸出)系統(tǒng)的控制問題，一直以來都是自動化控制領(lǐng)域所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。
MIMO控制器的現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方法中包括MIMO全格式無模型控制器。MIMO全格式無模型控制器是一種新型的數(shù)據(jù)驅(qū)動控制方法，不依賴被控對象的任何數(shù)學(xué)模型信息，僅依賴于MIMO被控對象實(shí)時測量的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行控制器的分析和設(shè)計，并且實(shí)現(xiàn)簡明、計算負(fù)擔(dān)小及魯棒性強(qiáng)，對未知非線性時變MIMO系統(tǒng)也能夠進(jìn)行很好的控制，具有良好的應(yīng)用前景。MIMO全格式無模型控制器的理論基礎(chǔ)，由侯忠生與金尚泰在其合著的《無模型自適應(yīng)控制—理論與應(yīng)用》(科學(xué)出版社，2013年，第116頁)中提出，其控制算法如下：
其中，u(k)為k時刻的控制輸入向量，u(k)＝[u1(k),…,umu(k)]T，mu為控制輸入個數(shù)，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)；e(k)為k時刻的誤差向量，e(k)＝[e1(k),…,emy(k)]T，my為輸出個數(shù)；Δy(k)＝y(tǒng)(k)-y(k-1)，y(k)為k時刻的MIMO系統(tǒng)輸出實(shí)際值向量，y(k)＝[y1(k),…,ymy(k)]T；為k時刻的MIMO系統(tǒng)偽分塊雅克比矩陣估計值，為的第i塊(i＝1,…,Ly+Lu)，為矩陣的2范數(shù)；λ為懲罰因子，ρ1,…,ρLy+Lu為步長因子，Ly為控制輸出線性化長度常數(shù)，Lu為控制輸入線性化長度常數(shù)。
然而，MIMO全格式無模型控制器在實(shí)際投用前需要依賴經(jīng)驗(yàn)知識來事先設(shè)定懲罰因子λ和步長因子ρ1,…,ρLy+Lu等參數(shù)的數(shù)值，在實(shí)際投用過程中也尚未實(shí)現(xiàn)懲罰因子λ和步長因子ρ1,…,ρLy+Lu等參數(shù)的在線自整定。參數(shù)有效整定手段的缺乏，不僅使MIMO全格式無模型控制器的使用調(diào)試過程費(fèi)時費(fèi)力，而且有時還會嚴(yán)重影響MIMO全格式無模型控制器的控制效果，制約了MIMO全格式無模型控制器的推廣應(yīng)用。也就是說：MIMO全格式無模型控制器在實(shí)際投用過程中還需要解決在線自整定參數(shù)的難題。
為此，為了打破制約MIMO全格式無模型控制器推廣應(yīng)用的瓶頸，本發(fā)明提出了一種MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種MIMO全格式無模型控制器基于偏導(dǎo)信息的參數(shù)自整定方法。
為此，本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：
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