无模型自适应控制

摘要： 鉴于汽车纵向动力学系统为典型的参数时变不定、多扰动的非线性离散系统,基于精确数学模型的控制算法较难取得理想效果,本文中采用无需模型、基于输入/输出数据的控制算法。首先,基于紧格式动态线性化数据模型,将无模型自适应控制(MFAC)算法、滑模控制(SMC)算法和模型预测控制(MPC)算法相结合,设计了无模型自适应控制器。接着,通过理论分析对其进行了稳定性证明,最后将所提出的控制算法与常用于纵向控制的前馈+反馈算法和MFASMC(MFAC+SMC)算法进行了仿真对比,并通过硬件在环实验(HIL)验证了算法的有效性。结果表明,该控制算法响应速度快、鲁棒性强,且输出更为平滑,可较好地应用于智能汽车纵向动力学控制。

摘要： 直拉硅单晶的生长过程涉及多场多相耦合与复杂的物理化学变化,其中工艺参数的波动是导致晶体直径不均匀的重要原因,如何实现工艺参数的控制以获得理想的、均匀的晶体直径具有重要的研究意义。本文分析现有控制方法存在不稳定以及控制效果不佳的问题后,提出基于贝叶斯参数优化的无模型自适应控制模型来控制硅单晶生长过程中的晶体直径。首先以坩埚上升速度与加热器的功率作为控制输入参数,晶体直径作为输出,搭建无模型自适应控制模型,并分析算法的稳定性。其次将控制模型进行仿真实验,发现硅单晶直径控制模型中不同的超参数设定会影响控制过程的迭代次数以及控制效果。最后,利用贝叶斯优化超参数的取值范围,并进行最终的仿真实验,结果表明,经贝叶斯参数优化后的控制模型计算快、迭代次数少,输出的晶体直径稳定,同时将生长工艺参数控制在实际生产要求范围内。因此,基于贝叶斯参数优化的无模型自适应控制实现了硅单晶直径均匀稳定的有效控制,具有结合工程背景的实际应用前景。

摘要： 以弹簧连接移动双柔性梁系统为实验对象,研究多柔体系统的振动特性和振动主动控制问题。针对移动双柔性梁系统存在建模的复杂性和耦合非线性等问题,基于系统的动态线性化数据模型,研究无模型自适应控制算法在多柔体振动主动控制领域的应用。设计并搭建移动双柔性梁实验平台,进行基于压电驱动器和伺服电机混合控制的双柔性梁振动抑制实验研究。实验结果表明,无模型自适应控制器可实现对振动的快速抑制。

摘要： 水下航行器是一种典型的非线性和欠驱动系统,在工作环境中会受到风浪流等外界干扰,难以建立精确的数学模型。水下航行器系统的复杂性与不确定性给运动控制器的设计带来了挑战,因此,针对水下航行器运动控制所应用的方法进行分析,引入无模型自适应(Model Free Adaptive,MFA)控制方法,并完成仿真验证。仿真结果表明,该方法可以使水下航行器较好地跟踪设定轨迹,具有进一步的研究价值。

摘要： 针对电液伺服系统在水井钻机推进工况下存在的参数不确定以及未知负载扰动突变等非线性因素,提出了基于径向基(RBF)神经网络扰动观测器的无模型自适应控制方法.首先,通过改进的无模型自适应控制动态线性化方法,将被控系统线性化为与输入输出相关的增量形式,并将未知负载扰动合并到一个非线性项中;然后,设计了径向基神经网络扰动观测器对含有未知负载扰动的非线性项进行估计,作为对未知扰动的补偿;最后,设计了时变参数估计律,通过在线调整伪偏导数,给出了电液伺服系统的控制更新律.仿真结果表明,所设计的控制器能够对未知负载扰动突变进行补偿,并能确保跟踪误差有界收敛.

摘要： 针对多输入多输出(MIMO)非线性离散时间系统,研究系统遭受拒绝服务(DoS)攻击和随机发生数据包丢失下的控制问题.首先采用两个独立的伯努利分布对周期性DoS攻击和随机发生的数据包丢失进行建模.其次结合DoS攻击设计无模型自适应控制(MFAC)算法,进而通过理论分析和数学推导证明所提算法的收敛性.并且通过结合先前时刻数据设计一种补偿算法对系统输出进行补偿,从而抵消DoS攻击和随机丢包的影响,减小系统超调量,加快收敛速度使系统可以更快的达到期望输出.最后,通过两个仿真实例验证了算法的有效性.

摘要： 针对未知动力学模型非线性离散时间多智能体系统,在信息传递过程中的数据量化问题,以及智能体之间的合作与竞争关系,提出了一种数据驱动控制算法,实现了多智能体系统的双向一致性跟踪控制.首先,利用紧凑形动态线性化(CFDL)方法,将未知动力学模型的非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并通过设计性能指标函数获得时变参数的估计算法;然后基于该数据模型,利用代数图论和扇形界算法,设计了一种量化数据驱动分布式双向一致性跟踪控制协议,并对其收敛性给出了严格的证明.结果表明,当多智能体系统存在数据量化时,所设计的控制协议仍可以保证双向一致性跟踪误差收敛到0.最后,通过仿真实验和对比实验,进一步验证了该控制协议的有效性和鲁棒性.

摘要： 针对改进NARMA-L2模型的控制问题,采用具有辅助变量的偏格式动态线性化泛模型逼近,通过直接极小化指标函数的自适应优化算法进行参数估计,基于广义目标函数提出适用于非线性系统的无模型自校正控制器算法,仿真研究验证了算法的有效性,使系统具有良好的控制效果。

摘要： 针对实用随机NARMAX模型的控制问题,采用具有辅助变量的全格式动态线性化逼近,利用BP神经网络辨识其参数向量和辅助变量,使用直接极小化指标函数的自适应优化算法优化BP神经网络的连接权重值,并估计随机干扰模型的参数,依据广义目标函数提出非线性系统的神经网络辨识的无模型显式自校正控制器。仿真研究验证了上述研究的有效性,系统具有较好的控制效果。

摘要： 为了改善机器人在人机交互过程中力矩柔顺性问题,对机器人关节中的串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)进行了改进,从而提高了SEA驱动器中弹性体受力与变形的线性特性。在力矩控制器的设计中,采用了基于数据驱动控制的无模型自适应控制算法(MFAC),并利用BP神经网络算法实现控制器参数的在线自整定。该数据驱动控制算法在不需要建立受控系统精确数学模型的情况下,即可实现串联弹性驱动器(SEA)的力矩控制。既简化了控制器设计的难度,避免了机器人关节建模的复杂性和未建模的动态误差,又提高了控制系统对负载扰动的鲁棒性。为了验证控制方法的有效性,对SEA驱动器进行仿真分析。仿真结果验证了所设计的控制方法对SEA力控具有良好的跟随性,能够实现机器人与人、环境之间的安全物理交互。

摘要： PWM整流器作为一种能量可以双向流动的绿色能量变换装置，由于直流母线电压恒定，功率因数为1，适合于位能式负载的电机拖动应用。本论文仿真分析了不同电网参数和负载下的PWM整流器直流母线电压和输入电流的波形，提出了无模型自适应控制器的控制策略，设计了相应的电压源电流控制型PWM整流器系统。仿真和试验结果均表明，这种方法可以有效地减小负序电压引起的直流母线电压波动问题。

摘要： 本文针对传统的动态电压恢复器前馈控制方法存在稳态误差、对电网中的扰动不敏感、负载适应性差等缺点，把无模型自适应控制方法应用于动态电压恢复器的控制中，仅通过负载电压和系统输入电压的数据来确定控制器的参数，无需建立系统的数学模型，只通过一个在线调整的参数，来达到抑制系统干扰。稳定负载电压的目的。在理论分析的基础上对其进行了仿真研究，并与传统的前馈控制方法进行了比较。仿真结果表明了该方法的正确性和可行性。

摘要： 将基于紧格式线性化的非线性系统无模型自适应控制方法应用在多效蒸发控制中。控制器的设计是直接基于称为伪偏导数的向量，伪偏导数根据多效蒸发系统的人工神经网络模型的输入输出信息在线导出的。利用MATLAB仿真实验证明了该方法的有效性和稳定性，性能优于传统PID控制。

摘要： 跨声速段具有较高的飞行效率,但激波与附面层干扰引起的跨声速抖振问题一直是航空工程领域研究的难点和热点.针对翼型的跨声速抖振流动,采用URANS方法开展了基于数据驱动方法的无模型自适应控制.作动机构采用尾缘舵面,以升力系数作为反馈信号.无模型自适应控制利用CFD仿真得到的升力系数和舵偏角的历史数据,在当前时刻,基于为偏导数(pseudo partial derivative,PPD)构建与流动系统等价的动态线性数据模型,利用被控对象的输入输出数据在线估计系统的伪偏导数,设计加权一步向前的控制器,从而实现流动系统的无模型自适应控制.时域仿真结果显示,针对不同的抖振流动状态,无模型自适应控制能够完全抑制抖振脉动载荷.

摘要： 基于数据驱动的控制技术仅需要系统的I/O数据就能完成控制器的设计，因此此类控制技术已经成为当前控制界研究的一个热点。本文以一般离散时间非线性系统为研究对象，提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定的方法。该方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构，再采用迭代反馈整定方法（IFT）优化其控制器参数。此类方法从根本上解决了IFT方法给定控制器结构时存在的盲目性。最后将本文所提方法与另两种基于数据驱动的方法——无模型自适应控制（MFAC）和IFT方法进行比较研究。仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

摘要： 本文针对精密注塑机电液控制系统在注塑成型过程中，其过程模型难于确定的特点，为避免系统因过程模型问题而造成注塑精度下降的状况，有必要建立一个无需模型的控制方案解决相关问题。采用MFA(ModeI．Free-Adaptive，无模型自适应控制)系统控制结构，可满足精密注望过程的要求。通过对其过程的仿真实验，表明该方法能够较好地解决精密注塑过程的控制问题。

摘要： 基于电弧炉电极非线性和时变性的特点,在原有电弧炉电极自适应控制的基础上,提出了电弧炉电极的嵌入型无模型自适应控制(Model-free adaptive control,MFAC).模块化的设计可以不影响原有的自适应控制系统,嵌入型无模型非参数自适应控制方法比单一的有模型或无模型自适应控制方法的跟踪性能更好.仿真结果进一步验证了该方法的有效性。

摘要： 基于无模型自适应控制的基本原理,针对火电厂主汽温度控制不是很令人满意的现状,将无模型控制器与PID控制器组成串级控制系统,对某600MW超临界机组进行了控制系统仿真,实验证明这种控制结构能更好地适应负荷的变化,调节效果比传统的串级控制系统更佳.

摘要： 本文针对现代工业控制中的一个难题即反应釜的温度控制做了探讨,提出一类基于MFA的,综合利用专家系统、模糊控制、神经网络来优化系统的控制方法.以此为基础的系统仿真得到了较为稳定的控制效果.

摘要： 本文针对现代工业控制中的一个难题即反应釜的温度控制做了探讨,提出一类基于MFA的,综合利用专家系统、模糊控制、神经网络来优化系统的控制方法.以此为基础的系统仿真得到了较为稳定的控制效果.

摘要： 本发明提供一种基于控制输入饱和的无模型自适应控制方法，本发明考虑控制输入存在位置和速率饱和的情况下，设计一种基于观测器技术的自适应神经网络约束控制器，在设计过程中提出一种动态抗饱和补偿器用以实时调整参考设定值以确保控制输入不会进入饱和区域。首先针对一般仿射非线性系统利用反馈线性化方法进行模型变换，其次针对变换后的系统设计一个神经网络观测器和约束控制器，给出的一种动态抗饱和算法在线调整参考设定值使得控制器的输入一直运行在约束范围中。

摘要： 本发明涉及基于无模型自适应控制算法的发电机广域阻尼控制方法，属于电力系统稳定分析技术领域，该方法包括：根据传统的传递函数表达式及参数计算公式得到传统发电广域阻尼控制方法的控制参数；根据得到的传统发电广域阻尼控制方法的控制参数计算发电机广域阻尼自适应控制方法的控制参数初始值，以得到的伪梯度向量初始值为初始点，利用被控系统实测的输入输出数据在线更新伪梯度向量的估计值；根据在线更新的伪梯度向量的估计值计算发电机广域阻尼自适应控制信号；重复计算直至达到所需计算的发电机广域阻尼控制信号的最大时刻。该方法能够保证发电机广域阻尼控制在系统多种运行状态下的控制效果。

摘要： 本发明公开一种轴向混合磁轴承无模型自适应控制系统及其控制方法，由无模型自适应控制器、轴向混合磁轴承系统控制模型、泛模型和实际位置估计器连接构成闭环控制系统，轴向混合磁轴承系统控制模型由力/电流变换、功率放大模块、轴向混合磁轴承、位移传感器和位移接口电路依次串联构成；将转子位移偏差作为无模型自适应控制器的输入变量，依据无模型自适应控制器的控制律调整其输出控制量，将轴向混合磁轴承控制模型的输入、输出及泛模型的输出作为实际位置估计器的输入，估计出的伪偏导数作为实际位置估计器的输出，将伪偏导数反馈给泛模型也反馈给无模型自适应控制器；无需构建复杂的非线性数学模型，可以更好地实现快速响应，计算量小。

摘要： 公开了一种增强型无模型自适应控制器，其由能够被容易地构成的线性动态神经元网络构成，并设为自动模式以控制从简单到复杂的过程。公开了两种多变量无模型自适应控制器设计。引入了一种增强型抗滞后无模型自适应控制器来控制具有大时间滞后的过程。引入了一种带有两个设计的前馈/反馈无模型自适应控制系统来补偿可测量的扰动。

摘要： 本公开提供了一种基于无模型自适应控制器控制燃气轮机转速的方法，该方法包括：根据燃气轮机的期望转速，确定燃气轮机的预测燃料量；根据预测燃料量，确定燃气轮机的实际转速；将根据实际转速与期望转速确定的误差输入至无模型自适应控制器中，输出对预测燃料量的修正量，以便根据修正量得到燃气轮机的目标燃料量；根据目标燃料量，校正燃气轮机的实际转速，直至燃气轮机的实际转速与燃气轮机的期望转速之间的误差满足预设阈值。

摘要： 本发明涉及一种基于无模型自适应控制的水电机组控制优化方法。该方法利用无模型自适应控制的特性，结合滑模趋近律控制以及天牛须智能优化算法，实现对水轮机组控制品质的提升。本发明基于无模型自适应控制的水电机组控制优化方法选择天牛须智能优化算法可在无需控制系统的物理参数信息的基础上实现参数的快速整定。

摘要： 本发明涉及液位控制系统领域,尤其是无模型自适应控制水箱液位控制系统，包括三容水箱主体、电控箱和控制平台，所述三容水箱主体内设置有液位变送器、三相无刷直流水泵、液位传感器检测原件和数据采集卡。本发明有益效果是作为无模型自适应控制理论在三容水箱液位控制领域的首次应用，对无模型控制理论的实践推广有非常重要的意义，利用无模型控制算法的泛模型导出控制律，转化成实用的PLC算法程序，从而实现三容水箱液位的精确控制，将复杂控制利用PLC程序实现，通用性强。

摘要： 本发明提供一种基于控制输入饱和的无模型自适应控制方法，本发明考虑控制输入存在位置和速率饱和的情况下，设计一种基于观测器技术的自适应神经网络约束控制器，在设计过程中提出一种动态抗饱和补偿器用以实时调整参考设定值以确保控制输入不会进入饱和区域。首先针对一般仿射非线性系统利用反馈线性化方法进行模型变换，其次针对变换后的系统设计一个神经网络观测器和约束控制器，给出的一种动态抗饱和算法在线调整参考设定值使得控制器的输入一直运行在约束范围中。

摘要： 本发明涉及基于无模型自适应控制算法的发电机广域阻尼控制方法，属于电力系统稳定分析技术领域，该方法包括：根据传统的传递函数表达式及参数计算公式得到传统发电广域阻尼控制方法的控制参数；根据得到的传统发电广域阻尼控制方法的控制参数计算发电机广域阻尼自适应控制方法的控制参数初始值，以得到的伪梯度向量初始值为初始点，利用被控系统实测的输入输出数据在线更新伪梯度向量的估计值；根据在线更新的伪梯度向量的估计值计算发电机广域阻尼自适应控制信号；重复计算直至达到所需计算的发电机广域阻尼控制信号的最大时刻。该方法能够保证发电机广域阻尼控制在系统多种运行状态下的控制效果。

摘要： 本发明公开一种轴向混合磁轴承无模型自适应控制系统及其控制方法，由无模型自适应控制器、轴向混合磁轴承系统控制模型、泛模型和实际位置估计器连接构成闭环控制系统，轴向混合磁轴承系统控制模型由力/电流变换、功率放大模块、轴向混合磁轴承、位移传感器和位移接口电路依次串联构成；将转子位移偏差作为无模型自适应控制器的输入变量，依据无模型自适应控制器的控制律调整其输出控制量，将轴向混合磁轴承控制模型的输入、输出及泛模型的输出作为实际位置估计器的输入，估计出的伪偏导数作为实际位置估计器的输出，将伪偏导数反馈给泛模型也反馈给无模型自适应控制器；无需构建复杂的非线性数学模型，可以更好地实现快速响应，计算量小。