时变系统的去伪自适应控制算法研究

摘要

在科学技术高度发达的今天，现代工业对系统控制精度的要求不断提高，通过建立系统的精确模型来对其进行控制变得越来越困难。与此同时，在如今的信息社会，大量信息和数据不断产生，反映着工业生产过程中被控系统的工艺变化等相关信息。如何充分利用数据中包含的大量信息，在难以建立被控系统精确数学模型的条件下，实现对生产过程的优化控制，数据驱动控制方法受到了越来越多的重视。数据驱动这一概念最早起源于计算机科学与计算智能领域，近些年被应用到控制领域。去伪控制方法属于数据驱动控制的一种，它直接从系统的输入输出数据入手，对系统进行控制。
　　本文在以往去伪控制研究的基础上，将该控制方法扩展到时变系统，提出了一种新的带有衰减记忆因子的代价函数，并将其与新的控制器切换算法结合，以PID控制器作为其候选控制器集合，构成了时变系统的去伪自适应PID控制。首先将PID控制器的不同参数集合作为候选控制器集合，并对其做出一定的改进，与去伪自适应控制相结合，形成了去伪自适应PID控制。其次，针对时变系统，在原有控制器代价函数的基础上，提出了带有衰减记忆因子的代价函数，用以加快控制器切换速度和减小切换时的瞬时响应。同时根据新的代价函数的特点，结合了一种新的控制器切换算法LICLA，并将其与原控制器切换算法进行比较，理论说明了其对系统性能提升的有效性。再次，为确保时变系统在进行控制器切换时的稳定性，给出了基于原稳定性定义的新的稳定性定义。同时在这一稳定性定义的基础上，对去伪自适应系统的稳定性重新给出了新的分析以及证明。说明了针对时变系统，去伪自适应控制可有效保证系统的稳定性。最后，根据之前的理论分析给出仿真验证。通过仿真结果表明，衰减记忆因子的引入，有利于在时变系统中，在保证系统稳定性的前提下，系统可以以一个更快的速度和更小的瞬时响应，切换到一个稳定的控制器。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容与论文结构

第二章 数据驱动控制方法

2.1 引言

2.2 数据驱动控制

2.3 去伪控制方法

2.4 去伪自适应PID控制

2.4 本章小结

第三章 时变系统的去伪自适应PID控制

3.1 引言

3.2 衰减记忆因子

3.3 时变系统的去伪自适应PID控制的代价函数

3.4 时变系统的去伪自适应PID控制的稳定性基本定义

3.5 时变系统的去伪自适应控制的控制器切换算法

3.6 本章小结

第四章 时变系统的去伪自适应控制的稳定性分析及仿真验证

4.1 引言

4.2 时变系统的去伪自适应控制的稳定性分析

4.3 时变系统的去伪自适应PID控制的仿真验证及分析

4.4 本章小结

第五章 总结及展望

5.1 本文主要工作和研究成果

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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