自適應(yīng)控制的簡(jiǎn)單理解
自適應(yīng)控制的研究對(duì)象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng),這里所謂的“不確定性”是指描述被控對(duì)象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型不是*確定的,其中包含一些未知因素和隨機(jī)因素。
任何一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性,這些不確定性有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部,有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)的外部。從系統(tǒng)內(nèi)部來講,描述被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù),設(shè)計(jì)者事先并不一定能準(zhǔn)確知道。作為外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響,可以等效地用許多擾動(dòng)來表示。這些擾動(dòng)通常是不可預(yù)測(cè)的。此外,還有一些測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的不確定因素進(jìn)入系統(tǒng)。面對(duì)這些客觀存在的各式各樣的不確定性,如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂谱饔茫沟媚骋恍阅苤笜?biāo)達(dá)到并保持或者近似,這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問題。
自適應(yīng)控制和常規(guī)的反饋控制和控制一樣,也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法,所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗(yàn)知識(shí)比較少,需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中去不斷提取有關(guān)模型的信息,使模型逐步完善。具體地說,可以依據(jù)對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù),不斷地辨識(shí)模型參數(shù),這個(gè)過程稱為系統(tǒng)的在線辯識(shí)。隨著生產(chǎn)過程的不斷進(jìn)行,通過在線辯識(shí),模型會(huì)變得越來越準(zhǔn)確,越來越接近于實(shí)際。既然模型在不斷的改進(jìn),顯然,基于這種模型綜合出來的控制作用也將隨之不斷的改進(jìn)。在這個(gè)意義下,控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。比如說,當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段,由于對(duì)象特性的初始信息比較缺乏,系統(tǒng)在剛開始投入運(yùn)行時(shí)可能性能不理想,但是只要經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,通過在線辯識(shí)和控制以后,控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng),終將自身調(diào)整到一個(gè)滿意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對(duì)象,其特性可能在運(yùn)行過程中要發(fā)生較大的變化,但通過在線辯識(shí)和改變控制器參數(shù),系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)。
常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部特性的變化和外部擾動(dòng)的影響都具有一定的抑制能力,但是由于控制器參數(shù)是固定的,所以當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動(dòng)的變化幅度很大時(shí),系統(tǒng)的性能常常會(huì)大幅度下降,甚至是不穩(wěn)定。所以對(duì)那些對(duì)象特性或擾動(dòng)特性變化范圍很大,同時(shí)又要求經(jīng)常保持高性能指標(biāo)的一類系統(tǒng),采取自適應(yīng)控制是合適的。但是同時(shí)也應(yīng)當(dāng)指出,自適應(yīng)控制比常規(guī)反饋控制要復(fù)雜的多,成本也高的多,因此只是在用常規(guī)反饋達(dá)不到所期望的性能時(shí),才會(huì)考慮采用。
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