自适应控制和鲁棒控制.ppt

自适应控制和鲁棒控制 自适应控制是建立在系统数学模型参数未知的基础上，而且随着系统行为的变化，自适应控制也会相应地改变控制器的参数，以适应其特性的变化，保证整个系统的性能指标达到令人满意的结果。 具有一个测量或估计环节，能对过程和环境进行监视。这通常体现为：对过程的输入输出进行测量，基此进行某些参数的实时估计。 具有衡量系统的控制效果好坏的性能指标，并且能够测量或计算性能指标，判断系统是否偏离最优状态。 具有自动调整控制规律或控制器参数的能力。 实质上，自适应控制是辩识与控制技术的结合。 品质评价 或 参数估计 过程 控制决策 控制器 y u r 图7-1自适应控制系统的一般框图 自适应控制主要有： 简单自适应控制系统； 模型参考型自适应控制系统； 自校正控制系统。 7.1 简单自适应控制系统 这类系统对环境条件或过程参数的变化用一些简单的方法辩识出来，控制算法亦很简单。在不少情况下，实际上是一种非线性控制系统或采用自整定调节器的控制系统。 7.1.1 依据偏差来自动调整控制算法 若采用PI控制算法，则 （7-1） 其中f(e)是偏差e 的函数。一种最简单的算法是f(e)=|e|，表明在偏差大时控制作用应很好增强，而偏差小时控制作用应更加缓和。这种系统在pH控制等方面有成功的实例。 Ke 1+1/Tis f (e) Go(s) × y r e 图7-2.依据偏差简单自适应控制系统 7.1.2依据扰动来自动调整控制算法  图7-3依据扰动简单自适应控制系统 图7-3是依据扰动来自动调整控制算法的例子.如采用PI算法，则 式中m(f)是负荷f的函数，最简单的是乘除关系，如m(f)=f或，1/f,意思是说，当负荷增加的时候，控制作用应加强或削弱。从系统本身的结构看，也可认为实质上是一种前馈控制系统。 Ke 1+1/Tis m(f) Go(s) × y r f 7.1.3 自整定调节器 自70年代以来，自整定调节器发展相当迅速，特别是随着计算机技术、人工智能、专家系统技术的发展，利用专家经验规则进行PID参数的自整定。目前不少分散控制系统或可编程调节器中有自整定调节器，采用各种方法实现PID参数自整定。PID控制器参数的自整定技术的本质是，设法辨识出过程的特性，然后按某种规律进行参数整定。 1. 继电型自整定 继电型自整定的基本思想是，在控制系统中设置两种模式：测试模式和控制模式。在测试模式下，用一个滞环宽度为h，幅值为d的继电器代替控制器（如图7-4所示），利用其非线性，使系统处于等幅振荡（极限环）。测取系统的振荡周期和振幅，以便能利用临界比例度法的经验公式；在控制模式下，控制器使用整定后的参数，对系统的动态性能进行控制。如果对象特性发生变化，可重新进入测试模式，再进行测试，以求得新的整定参数。 G(s) d h 控制器 继电器 G(s) 图7-4继电控制时的系统等效框图 图7-5继电型PID自整定控制结构 继电型自整定方法简单、可靠，需要预先设定的参数就是继电特性的参数和。 该方法的缺点是，被控对象须能在开关信号作用下产生等幅振荡，从而限制了其使用范围。另外，对于时间常数较大的被控对象，整定过程将很费时间；对一些干扰因素多且较频繁的系统，则要求振荡幅度足够大，严重时将影响稳定的等幅振荡的形成，从而无法加以整定。 2. YEWSERIES-80自整定PID控制器 知识库 响应曲线 控制目标类型 调整规则 推 理 PID控制 控制 对象 MV PV SV 图7-6 STC的结构图 知识库：相当于一部PID参数整定的选择手册。 响应曲线：根据设定值SV、测量值PV、控制器输出值MV的变化情况，经过推理所得到的过程响应曲线。 控制目标： 0类型 超调0 无超调 1类型 累积误差面积最小 超调小（约5%）整定时间短 2类型 控制面积最小 超调中（约10%）上升时间略快