基于過程模型的迭代學(xué)習(xí)控制算法研究.pdf

1、迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)經(jīng)歷了三十年的發(fā)展，不僅在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果，而且在理論上也取得了豐碩成就，其強(qiáng)大的生命力受到控制界的極大關(guān)注，已經(jīng)成為智能控制的一個(gè)研究方向。ILC在解決由于對象存在非線性或建模誤差所造成的不確定性問題方面具有優(yōu)越性，它能在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對未知信息進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中不斷彌補(bǔ)缺乏的先驗(yàn)知識，進(jìn)而使系統(tǒng)性能得到逐步改善。最初的ILC以開環(huán)形式出現(xiàn)，盡管開環(huán)ILC的理論研究已經(jīng)取得了長足進(jìn)展，但是，在實(shí)

2、際應(yīng)用中也暴露出許多弊端。因此開發(fā)基于過程模型的ILC算法研究，提高ILC系統(tǒng)的性能，對于推動(dòng)ILC的理論和應(yīng)用的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。
　　1.歸納和總結(jié)了迭代學(xué)習(xí)控制算法、理論研究現(xiàn)狀，指出了迭代學(xué)習(xí)控制存在的問題和研究方向。針對一類CARMA模型描述的離散時(shí)間系統(tǒng)重復(fù)軌跡跟蹤過程提出一種預(yù)測模型的迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)算法，該算法基于最小方差一步預(yù)測模型，使系統(tǒng)輸出沿著參考軌跡運(yùn)行，迭代學(xué)習(xí)控制律具有超前預(yù)測控制性能;
　

3、　2.針對一類具有CARMA模型對象，在某一特定時(shí)間內(nèi)的重復(fù)軌跡跟蹤過程提出了一種基于GPC的適應(yīng)性迭代學(xué)習(xí)控制(AILC)算法，該算法基于前一次已經(jīng)發(fā)生的過程數(shù)據(jù)辨識過程模型參數(shù)，用過程模型參數(shù)更新迭代學(xué)習(xí)控制率參數(shù)，由前一次已經(jīng)發(fā)生的過程輸入和偏差計(jì)算出當(dāng)前的控制輸入，并對算法的收斂性和穩(wěn)定性做了分析;
　　3.針對重復(fù)加工過程中過程模型存在的未知狀態(tài)干擾及輸出干擾，提出一種具有迭代學(xué)習(xí)補(bǔ)償?shù)哪Ｐ皖A(yù)測控制算法，該算法以模型預(yù)測

4、控制為基礎(chǔ)，利用前面批次的模型預(yù)測誤差的迭代學(xué)習(xí)來補(bǔ)償系統(tǒng)的模型干擾，減少未知干擾對預(yù)測模型造成的影響，提高重復(fù)加工過程的控制品質(zhì);
　　4.針對一類時(shí)滯積分過程提出了一種改進(jìn)Smith補(bǔ)償模型參考控制算法;分別針對一類線性和非線性系統(tǒng)，提出一種模型參考迭代學(xué)習(xí)控制算法(LMR-ILC，NMR-ILC)，其目標(biāo)是在被控系統(tǒng)滿足假設(shè)條件并采用相應(yīng)學(xué)習(xí)律的條件下，使被控系統(tǒng)的狀態(tài)變量跟蹤參考模型的狀態(tài)變量，且兩種模型不需要具有相同的結(jié)

5、構(gòu)和參數(shù)，運(yùn)用λ范數(shù)證明了算法的收斂性;
　　5.針對離散非線性馬爾科夫系統(tǒng)在系統(tǒng)模態(tài)信號可利用和不可利用同時(shí)存在情況下的鎮(zhèn)定問題，并將其設(shè)計(jì)思想成功運(yùn)用到具有數(shù)據(jù)丟失情況的迭代控制問題，通過引入一個(gè)Bernoulli隨機(jī)變量表示系統(tǒng)模態(tài)信號是否得到，提出了基于Bernoulli隨機(jī)變量的迭代學(xué)習(xí)控制算法。
　　在理論方面，主要分析了基于CARMA模型和干擾模型補(bǔ)償?shù)腎LC理論，分別對于一類線性和非線性系統(tǒng)模型參考ILC理論

6、、離散非線性馬爾科夫系統(tǒng)在系統(tǒng)模態(tài)信號可利用和不可利用同時(shí)存在情況下的鎮(zhèn)定問題和基于Bernoulli隨機(jī)變量的ILC理論作了研究，得到了有意義的結(jié)論。
　　在算法方面，提出了基于GPC自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制算法、基于最小方差預(yù)測的ILC算法、干擾補(bǔ)償?shù)腎LC算法、一類線性和非線性系統(tǒng)模型參考ILC算法和非線性馬爾科夫系統(tǒng)Bernoulli隨機(jī)變量的ILC算法，對提出的算法做了穩(wěn)定性分析。
　　在應(yīng)用方面，分別針對典型的化工操作