基于數(shù)據(jù)的自學習反饋控制系統(tǒng)研究.pdf

1、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的反饋控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制方法對于精確數(shù)學模型的依賴，順應(yīng)信息時代的發(fā)展規(guī)律，具備效率高等特點。由于所處理的對象往往具有復雜特性且很難通過機理分析得到準確的對象數(shù)學模型，如何有效利用被控對象的輸入輸出或狀態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)反饋控制成為亟待解決的問題。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的自學習反饋控制起源于決策領(lǐng)域，需要在算法計算量和調(diào)節(jié)效果之間尋求良好平衡，根據(jù)調(diào)節(jié)類型可分為兩種情況。一方面能夠利用輸入輸出數(shù)據(jù)估計過程的低階等價模型，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)在

2、線查表給出調(diào)節(jié)參數(shù);另一方面直接通過測量被控系統(tǒng)的輸入和狀態(tài)數(shù)據(jù)以及經(jīng)過處理得到的信息來設(shè)計反饋控制器，無需使用受控系統(tǒng)的數(shù)學模型信息，這種解決思路面臨的首要問題就是算法實時性和計算量。
　　針對當前未知線性對象的調(diào)節(jié)控制問題，近似動態(tài)規(guī)劃提供良好的解決手段，本文針對PID參數(shù)自整定技術(shù)和基于輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)的近似動態(tài)規(guī)劃技術(shù)開展研究，主要工作和成果如下:
　　1.本文梳理總結(jié)基于開環(huán)測試和閉環(huán)測試的PID自整定算法并加以實現(xiàn)，

3、結(jié)合仿真實驗對比分析PID自整定技術(shù)的適用場合和應(yīng)用條件，同時對量測噪聲引入對自整定參數(shù)的影響進行了分析。為克服量測噪聲帶來的干擾，仿真實驗在反饋通道加入巴特沃斯濾波器，并取得對過程控制對象良好的跟蹤控制效果。
　　2.針對參數(shù)未知的線性系統(tǒng)，本文將矩陣迭代方程轉(zhuǎn)化為線性方程組并采用高斯約當消元法來求解代價矩陣和反饋控制矩陣，改進了近似動態(tài)規(guī)劃的策略迭代算法，同時分析了權(quán)重矩陣和初值選取對反饋調(diào)節(jié)矩陣的結(jié)果。對集中式和分布式系統(tǒng)的

4、分別仿真結(jié)果表明，采用改進方案能夠減少迭代次數(shù)，降低學習過程中引入的激勵信號幅值，有利于閉環(huán)系統(tǒng)平穩(wěn)運行。
　　3.選取FOC交流調(diào)速系統(tǒng)作為實驗平臺，驗證本文提出的改進近似動態(tài)規(guī)劃算法的控制性能。首先收集閉環(huán)條件下輸入輸出數(shù)據(jù)并進行預(yù)處理，對交流調(diào)速系統(tǒng)進行動態(tài)建模得到其兩階狀態(tài)空間模型，將辨識得到的模型作為近似動態(tài)規(guī)劃算法的學習對象，根據(jù)學習得到的反饋控制器增益實施電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。異步電機設(shè)定值輸出響應(yīng)表明在學習算法給出的控