多模型魯棒自適應控制及其在風洞系統(tǒng)中的應用.pdf

1、對于目前的自適應控制系統(tǒng)設計方法,自適應控制器的階數(shù)一般都與被控對象的階數(shù)有關,當系統(tǒng)階數(shù)較高時就需要采用高階控制器,這給實際應用帶來了實施難度而實際中人們總希望使用低階控制器,這是因為它的硬件故障少、計算量小和實時性強,此外它還易于理解和應用。對于復雜的工業(yè)過程,當被控系統(tǒng)模型參數(shù)未知或發(fā)生緩慢時變時,可以采用常規(guī)自適應方法進行控制器的設計。但是當邊界條件改變、子系統(tǒng)故障、外界干擾等多種因素常常導致被控系統(tǒng)從一個工作區(qū)域變到另一個工作

2、區(qū)域,這時系統(tǒng)參數(shù)往往發(fā)生大范圍跳變,導致辨識算法的收斂速度減慢,無法得到令人滿意的控制效果。因此研究如何用低階模型設計低階控制器來控制高階被控對象,如何實現(xiàn)參數(shù)跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定自適應控制,具有重要的意義。
　　 本文將魯棒自適應控制與多模型切換控制相結合,提出了一種多模型魯棒自適應控制算法。魯棒自適應控制器保證系統(tǒng)存在未建模動態(tài)時能夠使自適應系統(tǒng)穩(wěn)定運行,引入的多模型策略保證系統(tǒng)參數(shù)跳變時具有良好的暫態(tài)性能,最后以國內(nèi)某風洞系統(tǒng)

3、為背景進行了仿真研究。本文的主要工作如下:
　　 (1)針對一類離散時間多變量系統(tǒng),將魯棒自適應控制與多模型自適應控制相結合,設計了多模型魯棒自適應控制器。該控制器由多個魯棒自適應控制器組成,其中的魯棒控制器是針對低階模型設計的,當控制模型參數(shù)未知的高階多變量系統(tǒng)時,在有界未知干擾的作用下能夠保證自適應系統(tǒng)穩(wěn)定運行。系統(tǒng)參數(shù)跳變時引入多模型策略,將系統(tǒng)參數(shù)的可能變化區(qū)域劃分為多個子區(qū)域,在每個子區(qū)域內(nèi)分別建立系統(tǒng)模型構成多模型集

4、,針對各個子模型設計魯棒自適應控制器,基于性能指標選取最優(yōu)控制器進行控制。該控制器可以有效解決非最小相位系統(tǒng)的控制問題。仿真結果表明所提出的多模型魯棒自適應控制器能夠加快系統(tǒng)的響應速度,提高系統(tǒng)的暫態(tài)性能。
　　 (2)國內(nèi)某風洞是引射式跨音速風洞,具有氣源容量小、吹風時間短、對暫態(tài)響應的要求高等特性,常規(guī)控制方法難以得到良好的控制效果。本文采用多模型魯棒自適應控制器對風洞系統(tǒng)進行了仿真研究,仿真結果表明多模型魯棒自適應控制算法