自适应控制_新版_1

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1、授课教师:王印松授课学时：32学时自适应控制教学要求：1、了解自适应控制的基本概念，自适应控制系统的构成原理，实际工程系统中应用自适应控制的现状及国内外研究动态；2、掌握两类比较基本和成熟的自适应控制系统：模型参考自适应控制（基于确定性、连续时间系统的辨识和控制问题）和自校正控制（基于确定性、离散时间系统的参数估计和控制问题）；3、应用MATLAB控制系统工具箱作为计算机仿真实验工具，进行简单自适应控制系统的设计与分析。教材及参考书目：1.谢新民,《自适应控制系统》,清华大学出版社,20022.韩曾晋，《自适应控制》，清华大学出版社，20003.金以慧：《过程控制》，清华大学出版社，

2、19934.K.J.Astrom[瑞典]:《自适应控制》,李清泉译（瑞典Lund理工学院教材）,科学出版社,1992第三章连续系统模型参考自适应控制第一章概述第二章预备知识第四章自校正控制第五章PID自整定调节器第一章　　概述■第一节　自适应控制的任务■第二节自适应控制的相关定义■第三节自适应控制的发展概况■第四节自适应控制系统的主要类型■第五节自适应控制的主要理论问题第一节　自适应控制的任务1.1现代控制理论的局限性●必须基于系统的参数模型●实施效果不理想和模型不确定性等特点●现有理论不适于工业系统的控制；如反馈控制和最优控制系统中，均假设被控对象的数学模型已知而且确定，例如其差分

3、方程通常描述为：实际被控对象常常呈现模型未知，非线性，参数时变,多干扰，大迟延等特性。“确定的”线性系统非线性系统→一般反馈与最优控制难以解决的。1.2自适应控制的任务设计一种特殊的控制系统，它能够自动地补偿在模型阶次、参数和输入信号方面非预知的变化。第二节　什么是自适应控制2.1“自适应”的定义2.2自适应控制系统的基本功能2.3自适应控制问题与自控理论中其他分支的关系2.1“自适应”的定义●1974年，Landau：“自适应控制”的含义是：利用可调系统（通过修改它的参数或结构，或通过修改它的输入信号来调节它的性能）的输入、状态和输出来测量某个性能指标，将其与规定的性能指标进行

4、比较，然后由自适应机构修改可调系统的参数或产生一个辅助信号，以保持系统的性能指标接近于规定的性能指标。基本特征①被控对象均有某种不确定性a.内部结构和参数的不确定性；b.干扰的不确定性。②不确定性要求系统具备学习（或自调整）功能，以保证性能指标最优或次优。本质上决定了自适应系统是一个非线性时变系统。2.2自适应控制系统的基本功能1.在线辨识被控对象的结构和参数或系统性能指标的变化。精确建立2.综合出一种控制策略或控制律，以便确保J→最优3.在线自动修正控制器的参数或可调系统的输入信号→保证控制策略的实施。被控对象：线性化，离散化：2.3自适应控制问题与自控理论中其它分支的关系条件

5、系统确定性最优控制已知随机最优控制自适应控制智能控制未知已知确定性随机(已知)随机(未知)参数未知未知已知(常向量)已知(随机向量)未知(随机向量)未知(随机向量)性能指标人工智能目标：相同点：基于数学模型的控制方法。不同点：①关于模型和扰动的先验知识知道的较少；②快慢时间尺度的过程并存，增加分析难度。适用范围：对象特性、扰动特性变化范围大，又对性能指标要求高的系统。第三节自适应控制的发展概况对于自适应控制的兴趣，最早是由航空问题引起的。50年代末，由于飞行的需要，美国麻省理工学院(MIT)怀特克（Whiteaker）教授首次提出飞机自动驾驶仪的模型参考自适应控制方案，称为MIT方案

6、（局部优化理论，但没有得到应用），需检验稳定性。1957，1961：Bellman引入了动态规则。1960，1961，1965：Feldbaum引入了对偶控制。1966，（德）帕克斯（P.C.Panks）提出采用A.M.Lyapunov第二法来推导自适应算法，以保证自适应系统全局渐近稳定。（在用被控对象的输入输出构成自适应律时，其中包含了输入和输出的各阶导数，这就降低了自适应对干扰的抑制能力）。（印度）学者纳朗特兰（K.S.Narendra）和其他学者提出各自的不同方案。（法）兰道（I.D.Landau）把现代稳定理论应用到模型参考自适应控制中来，用超稳定理论设计的模型参考自适应系统

7、是全局渐进稳定的。1973，（瑞典）阿斯特罗姆（K.J.Astrom）和威特马克（B.Whitemank）首先提出自校正调节器。1975，克拉开（D.W.Clark）等提出自校正控制器。1979，威尔斯特德（P.E.Wellstead）和Astrom提出极点配置自校正调节器。80年代，主要增进了人们对于自适应控制的理解，同时，计算机、微处理器的广泛普及，为自适应后来的实际应用创造了条件。目前，自适应已应用到很多领域（提高稳态和跟踪精度）。发展到现阶段，无论