控制理论与组合系统模型参考自适应控制问题的研究

《控制理论与组合系统模型参考自适应控制问题的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制理论与组合系统模型参考自适应控制问题的研究（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、控制理论与控制工程专业优秀论文控制理论与控制工程专业优秀论文 组合系统模型参考自适应控制组合系统模型参考自适应控制问题的研究问题的研究关键词：不确定性关键词：不确定性 组合系统组合系统 变结构控制变结构控制 神经网络控制器神经网络控制器 模型参考模型参考 自适应控自适应控 制制 分散控制分散控制摘要：由于系统空间上的大型化、结构上的复杂化等因素，在工程技术、社会 经济和生态等领域出现了大规模系统，例如电力系统、化工工程、大型空间结 构、计算机通讯网络等。对于这些大型系统，集中控制将使整个系统信息交换 异常复杂，从而导致系统集成和运行成本提高，系统可靠性降低。从系统的实 时性、可靠性和经济性等方

2、面考虑，20 世纪 70 年代出现了处理复杂关联大系 统控制问题的分散控制方法。分散控制是指利用组成大系统的各局部子系统的 信息构成若干局部控制器，以实现对整个大系统的控制。 近年来，大系统的 分散控制方法受到了人们的广泛重视，提出了许多有效的分散控制系统设计方 法，这些方法在许多实际系统中都取得了成功的应用。模型参考自适应系统作 为一种比较成熟的自适应系统，在实际系统中有着广泛的应用，它不仅用于自 适应控制，而且还能用来实现自适应在线和实时辨识以及自适应状态观测。将 二者进行有机结合，会给大系统控制问题的解决提供有效的途径。 采用模型 参考自适应对互联系统进行分散控制，已有多人针对不同类型的

3、互联模型进行 了研究，取得了不少成果。在模型参考自适应控制方案的设计中，参考模型的 选择有着至关重要的意义，因为它给出了系统所期望的性能指标。在已有的文 献中，参考模型的选择一般都不考虑子系统间互联项的作用，众所周知，在很 多情况下，互联项的作用是不容忽视的，它对整个系统的性能有着很大的影响。 鉴于这种考虑，本文提出了一种新的考虑问题的思路，即：在选择参考模型时， 根据系统所期望的性能指标，充分考虑各子系统间可能或应该具有的相互作用， 添加互联项。 本文首先基于 Lyapunov 稳定性理论，通过构造不同的 Lyapunov 函数，给出了一类时滞组合系统基于线性矩阵不等式(LMI)的三个稳 定

4、性判定定理，并使用 MATLAB 的 LMI 工具箱结合仿真实例对其进行了比较。 其次基于 Lyapunov 稳定性设计方法，针对参考模型子系统与可调子系统均含互 联项和仅在参考模型子系统中包含互联项两种情况，给出了一类时滞组合系统 的模型参考参数自适应控制及模型参考自适应跟踪控制方案；并对整个互联大 系统的全局稳定性进行了分析和证明，仿真实例说明了结果的正确性和有效性。 然后研究了组合系统的变结构分散镇定和变结构模型参考自适应分散控制问题。 针对一类不确定线性组合系统的分散控制问题提出了一种新思路，将已知的关 联作用矩阵作为标称系统的参数矩阵，在此基础上给出了一种变结构分散镇定 的方案；基于

5、 Lyapunov 方法给出了一类组合系统的变结构模型参考自适应分散 控制方案，并对整个互联大系统的全局稳定性进行了分析和证明。所给出的控 制器结构简单计算量小，易于在线实现。仿真实例说明了结果的可行性。 最 后研究了一类非线性组合系统基于神经网络的模型参考自适应控制问题。给出 了基于 MRAC 的神经网络控制器，该控制器通过使用实际系统与参考模型系统之 间的广义误差来调整其参数，控制器中的非线性部分通过 RBF 网络来实现，用 于补偿系统的非线性部分；基于 Lyapnuov 稳定性理论，给出了控制器参数的 -修正律，并根据神经网络的逼近误差给出了控制误差的估计，控制误差渐近收敛于 0 附近的

6、一个紧集。仿真实例说明了所给出的算法是切实可行的。 文 中大部分结果是基于 LMI 方法的，这种方法的关键在于把控制目标如渐近稳定 性用线性矩阵不等式表示。线性矩阵不等式可以有效地用内点法进行数值求解， 目前已成为研究控制问题的一种重要工具。正文内容正文内容由于系统空间上的大型化、结构上的复杂化等因素，在工程技术、社会经 济和生态等领域出现了大规模系统，例如电力系统、化工工程、大型空间结构、 计算机通讯网络等。对于这些大型系统，集中控制将使整个系统信息交换异常 复杂，从而导致系统集成和运行成本提高，系统可靠性降低。从系统的实时性、 可靠性和经济性等方面考虑，20 世纪 70 年代出现了处理复杂

7、关联大系统控制 问题的分散控制方法。分散控制是指利用组成大系统的各局部子系统的信息构 成若干局部控制器，以实现对整个大系统的控制。 近年来，大系统的分散控 制方法受到了人们的广泛重视，提出了许多有效的分散控制系统设计方法，这 些方法在许多实际系统中都取得了成功的应用。模型参考自适应系统作为一种 比较成熟的自适应系统，在实际系统中有着广泛的应用，它不仅用于自适应控 制，而且还能用来实现自适应在线和实时辨识以及自适应状态观测。将二者进 行有机结合，会给大系统控制问题的解决提供有效的途径。 采用模型参考自 适应对互联系统进行分散控制，已有多人针对不同类型的互联模型进行了研究， 取得了不少成果。在模型

8、参考自适应控制方案的设计中，参考模型的选择有着 至关重要的意义，因为它给出了系统所期望的性能指标。在已有的文献中，参 考模型的选择一般都不考虑子系统间互联项的作用，众所周知，在很多情况下， 互联项的作用是不容忽视的，它对整个系统的性能有着很大的影响。鉴于这种 考虑，本文提出了一种新的考虑问题的思路，即：在选择参考模型时，根据系 统所期望的性能指标，充分考虑各子系统间可能或应该具有的相互作用，添加 互联项。 本文首先基于 Lyapunov 稳定性理论，通过构造不同的 Lyapunov 函 数，给出了一类时滞组合系统基于线性矩阵不等式(LMI)的三个稳定性判定定理， 并使用 MATLAB 的 LM

9、I 工具箱结合仿真实例对其进行了比较。 其次基于 Lyapunov 稳定性设计方法，针对参考模型子系统与可调子系统均含互联项和仅 在参考模型子系统中包含互联项两种情况，给出了一类时滞组合系统的模型参 考参数自适应控制及模型参考自适应跟踪控制方案；并对整个互联大系统的全 局稳定性进行了分析和证明，仿真实例说明了结果的正确性和有效性。然后研 究了组合系统的变结构分散镇定和变结构模型参考自适应分散控制问题。针对 一类不确定线性组合系统的分散控制问题提出了一种新思路，将已知的关联作 用矩阵作为标称系统的参数矩阵，在此基础上给出了一种变结构分散镇定的方 案；基于 Lyapunov 方法给出了一类组合系统

10、的变结构模型参考自适应分散控制 方案，并对整个互联大系统的全局稳定性进行了分析和证明。所给出的控制器 结构简单计算量小，易于在线实现。仿真实例说明了结果的可行性。 最后研 究了一类非线性组合系统基于神经网络的模型参考自适应控制问题。给出了基 于 MRAC 的神经网络控制器，该控制器通过使用实际系统与参考模型系统之间的 广义误差来调整其参数，控制器中的非线性部分通过 RBF 网络来实现，用于补 偿系统的非线性部分；基于 Lyapnuov 稳定性理论，给出了控制器参数的 -修 正律，并根据神经网络的逼近误差给出了控制误差的估计，控制误差渐近收敛 于 0 附近的一个紧集。仿真实例说明了所给出的算法是

11、切实可行的。 文中大 部分结果是基于 LMI 方法的，这种方法的关键在于把控制目标如渐近稳定性用 线性矩阵不等式表示。线性矩阵不等式可以有效地用内点法进行数值求解，目 前已成为研究控制问题的一种重要工具。 由于系统空间上的大型化、结构上的复杂化等因素，在工程技术、社会经济和生态等领域出现了大规模系统，例如电力系统、化工工程、大型空间结构、计 算机通讯网络等。对于这些大型系统，集中控制将使整个系统信息交换异常复 杂，从而导致系统集成和运行成本提高，系统可靠性降低。从系统的实时性、 可靠性和经济性等方面考虑，20 世纪 70 年代出现了处理复杂关联大系统控制 问题的分散控制方法。分散控制是指利用组

12、成大系统的各局部子系统的信息构 成若干局部控制器，以实现对整个大系统的控制。 近年来，大系统的分散控 制方法受到了人们的广泛重视，提出了许多有效的分散控制系统设计方法，这 些方法在许多实际系统中都取得了成功的应用。模型参考自适应系统作为一种 比较成熟的自适应系统，在实际系统中有着广泛的应用，它不仅用于自适应控 制，而且还能用来实现自适应在线和实时辨识以及自适应状态观测。将二者进 行有机结合，会给大系统控制问题的解决提供有效的途径。 采用模型参考自 适应对互联系统进行分散控制，已有多人针对不同类型的互联模型进行了研究， 取得了不少成果。在模型参考自适应控制方案的设计中，参考模型的选择有着 至关重

13、要的意义，因为它给出了系统所期望的性能指标。在已有的文献中，参 考模型的选择一般都不考虑子系统间互联项的作用，众所周知，在很多情况下， 互联项的作用是不容忽视的，它对整个系统的性能有着很大的影响。鉴于这种 考虑，本文提出了一种新的考虑问题的思路，即：在选择参考模型时，根据系 统所期望的性能指标，充分考虑各子系统间可能或应该具有的相互作用，添加 互联项。 本文首先基于 Lyapunov 稳定性理论，通过构造不同的 Lyapunov 函 数，给出了一类时滞组合系统基于线性矩阵不等式(LMI)的三个稳定性判定定理， 并使用 MATLAB 的 LMI 工具箱结合仿真实例对其进行了比较。 其次基于 Ly

14、apunov 稳定性设计方法，针对参考模型子系统与可调子系统均含互联项和仅 在参考模型子系统中包含互联项两种情况，给出了一类时滞组合系统的模型参 考参数自适应控制及模型参考自适应跟踪控制方案；并对整个互联大系统的全 局稳定性进行了分析和证明，仿真实例说明了结果的正确性和有效性。然后研 究了组合系统的变结构分散镇定和变结构模型参考自适应分散控制问题。针对 一类不确定线性组合系统的分散控制问题提出了一种新思路，将已知的关联作 用矩阵作为标称系统的参数矩阵，在此基础上给出了一种变结构分散镇定的方 案；基于 Lyapunov 方法给出了一类组合系统的变结构模型参考自适应分散控制 方案，并对整个互联大系

15、统的全局稳定性进行了分析和证明。所给出的控制器 结构简单计算量小，易于在线实现。仿真实例说明了结果的可行性。 最后研 究了一类非线性组合系统基于神经网络的模型参考自适应控制问题。给出了基 于 MRAC 的神经网络控制器，该控制器通过使用实际系统与参考模型系统之间的 广义误差来调整其参数，控制器中的非线性部分通过 RBF 网络来实现，用于补 偿系统的非线性部分；基于 Lyapnuov 稳定性理论，给出了控制器参数的 -修 正律，并根据神经网络的逼近误差给出了控制误差的估计，控制误差渐近收敛 于 0 附近的一个紧集。仿真实例说明了所给出的算法是切实可行的。 文中大 部分结果是基于 LMI 方法的，

16、这种方法的关键在于把控制目标如渐近稳定性用 线性矩阵不等式表示。线性矩阵不等式可以有效地用内点法进行数值求解，目 前已成为研究控制问题的一种重要工具。 由于系统空间上的大型化、结构上的复杂化等因素，在工程技术、社会经济和 生态等领域出现了大规模系统，例如电力系统、化工工程、大型空间结构、计 算机通讯网络等。对于这些大型系统，集中控制将使整个系统信息交换异常复 杂，从而导致系统集成和运行成本提高，系统可靠性降低。从系统的实时性、可靠性和经济性等方面考虑，20 世纪 70 年代出现了处理复杂关联大系统控制 问题的分散控制方法。分散控制是指利用组成大系统的各局部子系统的信息构 成若干局部控制器，以实现对整个大系统的控制。 近年来，大系统的分散控 制方法受到了人们的广泛重视，提出了许多有效的分散控制系统设计方法，这 些方法在许多实际系统中都取得了成功的应用。模型参考自适应系统作为一种 比较成熟的自适应系统，在实际系统中有着广泛的应用，它不仅用于自适应控 制，而且还能用来实现自适应在线和实时辨识