多模型自適應(yīng)解耦控制器.pdf

1、針對多變量、強(qiáng)耦合、非線性、參數(shù)跳變的復(fù)雜工業(yè)過程,基于線性系統(tǒng)理論的單回路常規(guī)控制方法難以得到令人滿意的控制結(jié)果.如何實(shí)現(xiàn)這類生產(chǎn)過程的自適應(yīng)解耦控制,引起了控制學(xué)者和工程師們廣泛關(guān)注.為了解決上述問題,本文研究了最小相位系統(tǒng)、非最小相位系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的多模型自適應(yīng)解耦控制器的設(shè)計問題,提出了常規(guī)解耦控制器、分層遞階解耦控制器和逐維定位解耦控制器,并以亞洲最大的2.4m×2.4m引射式跨音速風(fēng)洞為背景進(jìn)行了仿真應(yīng)用研究.針對線性離散

2、時間非最小相位系統(tǒng),設(shè)計多模型自適應(yīng)解耦控制器.該多模型控制器基于控制器參數(shù)模型集直接選取控制器,其控制器參數(shù)模型集可由系統(tǒng)參數(shù)模型集直接得到,并保證完全覆蓋.該控制器采用前饋方法消除系統(tǒng)耦合,實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦.通過加權(quán)多項(xiàng)式矩陣的選擇,可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差.由于多模型的引入極大地提高了系統(tǒng)的暫態(tài)性能,因而得到令人滿意的解耦效果.最后給出全局收斂性分析.為了解決多模型控制方法中模型數(shù)目巨大,計算時間長等問題,針對線性最小相位和非最小相位系

3、統(tǒng)提出了基于分層遞階結(jié)構(gòu)的多模型自適應(yīng)解耦控制器.該控制器基于性能指標(biāo)逐層搜索最優(yōu)模型,動態(tài)構(gòu)造固定模型集實(shí)現(xiàn)完全覆蓋,因而減少固定模型數(shù)量,縮短計算時間.與常規(guī)多模型控制方法比較,當(dāng)模型數(shù)目相同時,系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)、解耦效果得到極大改善.最后給出全局收斂性分析.在將上述方法推廣到多變量多參數(shù)系統(tǒng)時,提出了采用逐維定位的多模型自適應(yīng)解耦控制器.該方法將多維空間的并行尋優(yōu)問題轉(zhuǎn)化為多個一維空間的串行尋優(yōu)問題,每一次固定其他參數(shù)、只針對一個參

4、數(shù)的尋找最優(yōu)模型,可大大減少系統(tǒng)模型集的數(shù)量.對于多變量非線性離散時間系統(tǒng),提出多模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)解耦控制器.利用多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同平衡點(diǎn)處逼近被控系統(tǒng),在每個平衡點(diǎn)處進(jìn)行Taylor展開,利用一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)離線逼近系統(tǒng)的線性部分,利用另一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線逼近系統(tǒng)的非線性部分,采用前饋方法消除被視為可測干擾的非線性部分,基于性能指標(biāo)選取最優(yōu)模型并據(jù)此設(shè)計控制器進(jìn)行控制.2.4m×2.4m風(fēng)洞是亞洲最大的引射式跨音速風(fēng)洞,具有氣源容量小、吹風(fēng)時