无模型自适应控制系统参数整定方法研究

摘要

无模型自适应控制作为一种不依赖于对象数学模型的简单、有效、具有广泛适用性的先进控制策略，目前已经得到了广泛的应用。然而，控制器设计中的关键参数，到目前为止，还没有一个系统的整定方法，这使得它在实际系统中的应用受到很多影响。因此，研究无模型自适应控制的参数整定方法，使其能像广泛应用的PID控制技术一样，具有系统的整定规则和算法，并在实际系统中得到工程师的广泛认可和应用，无疑对无模型自适应控制的推广具有重要的学术意义和实际应用价值。
　　本文基于无模型自适应控制器和PID控制器在结构上的相似性，借鉴成熟的PID参数整定方法，研究了四种无模型自适应控制器的参数整定方法，主要工作如下:
　　首先，对无模型自适应控制方法进行了深入研究，通过比较PID控制算法和基于全格式动态线性化的无模型自适应控制方案，发现全格式无模型自适应控制器与增量形式的PID控制器具有结构相似性。这种相似性为PID参数整定方法应用于无模型自适应控制系统奠定了理论基础。
　　其次，推导了伪阶数为某些特定值时的全格式无模型自适应控制器，借鉴PID控制器参数整定方法，提出了四种无模型自适应控制器的参数整定方法，其中包括:基于Z-N经验公式的参数整定方法，基于Z-N临界比例度的参数整定方法、基于Cohen-Coon参数整定方法以及基于系统性能指标的最优整定方法。
　　最后，通过大量的仿真实验，验证了所提出的参数整定方法的可行性。同时通过仿真结果，总结了当一阶、二阶系统模型参数变化时，无模型自适应控制器的参数整定规律。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 MFAC研究现状

1．2．2 参数整定方法研究现状

1．3 研究内容和论文结构

2 无模型自适应控制方法

2．1 全格式动态线性方法

2．2 无模型自适应控制方案

2．3 本章小结

3 无模型自适应控制参数整定方法

3．1 两种典型的无模型自适应控制器

3．1．1 PI型无模型自适应控制器

3．1．2 PID型无模型自适应控制器

3．2 参数整定方法

3．2．1 Z-N经验法

3．2．2 临界比例度法

3．2．3 Cohen-Coon法

3．2．4 基于最速下降的最优整定法

3．3 本章小结

4 系统研究

4．1 一阶系统仿真

4．1．1 PI型MFAC控制器参数与被控系统参数的变化对应关系

4．1．2 PID型MFAC控制器参数与被控系统参数的变化对应关系

4．2 二阶系统仿真

4．2．1 PI型MFAC控制器参数与被控系统参数的变化对应关系

4．2．2 PID型MFAC控制器参数与被控系统参数的变化对应关系

4．3 本章小结

5 总结

参考文献

作者简历

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