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1、珩磨机自适应控制系统在日常生活中所谓自适应是抬生物能改变自己的习性以适应新的坏境的一种特征因此.自适应控制器应当能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态变化。自适应的研究对象是具右一定程度的不确定性系统.常规的反馈控制系统曲于控制器參数是固症的，所以当系统内部特征变化或若外8U扰动的变化时，系统的性能常帑会下降，甚至是不稳定的所以对那些对線特性或扰动特性变化，同时又要求保持高性能指标的一类系统采用白适应控制是合适的。自适应控制基本原理如图所示。在这个系统中，性能计算或辨识装置战据被控对彖的实时检测信息对对象的参数或性能指标连续的或周期地进行在线辨识，然后决策机构根据所驶的信息并按照一定的评价系统
2、忧劣的性能准则，决定所需的控制器的参数或控制信号.景后通过修正机构实现这项控制决策.便系统趋向所期望的性能从而确保系统对内，外环境的变化具有自动适应的能力性能计算或辨识装置、抉策机构和修正机构合在一凰统称为自适应机构，它是自适应控制系统的核心；本质上就是一种自适应毎法.自适应控制的研究对象是具有不确定性的系统，这里所指的“不确定性是指被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的自适应控制是现代捋制的建要组成都分.它同-KS馈控制相比具有如下特点：(】)一股反馈控制主要适用于确定性对象或可以预知的对象.而自适应控制主要研究具有不确定性的对象或难以确知的对象.(2) 一般反馈控制具有较强的抗干扰能力，
3、能够消除状态扰动所引起的系统谋差；而自适应控制由于具有湃识对象和在线醫改参数的能力，因而不仅能消除状态扰动引起的系统误差卩而且还能消除系统结构扰动引起的系统误差.(3) 般反馈控制系统的设计必須依赖系统特性的数学模型及其坏境变化状况，而自适应控制系统设计则对数学模型的依赖很小+仅畫要较少的验前知识.但自适应控制的实现往往更多地依靠计算机技术*(4) 自适应拎制是较为复亲的反馈控制，它在-般反馈控制的基础上增加了自适应控制坏节或系统参数辨识器另外还附加了一个可调系统*自适应控制系统的分类方法有很多种。通常.按被控对專的性质可分为谕定性自适应控制系统和随机自适应控制系统；按照功能来分，可分为参数或
4、非参数自适应控制系统、性能自适应控制系统和结构自适应控制系统：按结梅分.可以分为前馈自适应控制系统和反馈自适应控制系统；从实用角度分.可以将自适应控制分为模型参考自适应控制、自校正控制等等，其原理如图4所示.图4自适应控制基本原理方块图这种不确定性包括内部和外部两种情况（1）内部：被控对彖的数学模型的结构和參未知.（2）外部：作用在系统上的扰动往往是随机的，且不可載测.在舟爲加工中，由于浙磨头实现陆动进给在误差大的位置进给量会自动增大因而摩擦力也会增大使得班磨头负荷发生变化同时其他干扰因素的影响使其对象特性参数或结构发生改变.现代弟磨作为精密偶件孔加工必不可少的工艺技术，要求岛精度的尺寸公差和
5、形位公差。而一般的常规控制如反馈控制和址优控制的设计都要求事先拿握被控对彖或被控过程的数学模型.在控制系统的数学模型在运行过程中受到不确定性因素彩响而发生变化时，常规控制往往达不到预定的控制要求W白适应控制运用现代控制理论在先辨识对彖特征参数，实时改变其控制策略，使控制系统品质指标保持在最佳范围内，在这个过程中，性能计算或辨识装置根据被控对彖的实时检测信息对对彖的参数或性能指标连续地或周期地进行在线辨识，然后决策机构根据所获得的信息并按照一定的评价系统优劣的性能准则，决定所畫控制器参数或控制信号，最后通过修正机构实现这项控制决策，并使系统趋向所期望的性能，从而确保系统对内，外坏境的变化貝有自动
6、适应的能力，从而保证加工的精度。4.2模型参考自适应控制模型模型参考自适应控制是自适应控制的一种重要类型，利用可调系统（包括被控对象的各种信息，度量或测岀某种性能指标，把它与参考模型期望的性能指标相比絞，用性能指标偏差（广义误差）通过非线性反馈的自适应机构产生自适应律来调节可调系统，以削弱可调系统因“不确定性”所造成的性能指标偏差,最后达到使被控的可调系统获得较好的性能指标的目的5其设计目标是使系统在运行过程中力求保持被控过程的响应特性与参考模型的动态性能一致，而参考模型始终具有所期望的闭坏性能，他主要由参考模也、被控对象、反馈控制器和调整控制器参数的自适应机构等部分组成，其可调系统形成一常规
7、的反馈控制系统，这个系统对于模型参考自适应控制系统来说是一个子系统或称为“内回路”另外模型参考自适应控制系统还有一个自适应反馈回路，称为“外回路”，它用来调节可调系统。图4.2为模型參考自适应控制系统框图，当参考输入”同时加到系统和参考模型的入口时，系统的输出响应”与模型的输岀响应儿产生偏差信号玮），由刃）驱动自适应机构，产生适当的调节作用，直接改变控制器的参数，从而使系统的输出开逐步地与参考模型输出儿接近，直到Z（0=儿，e（r）=0为止，自适应参数调整过程也就自动终止。当对象特性在运行过程中发生了变化时，控制器参数的自适应调整过程与上述过程完全一样使被控过程的响应特性与參考模型的动态性能一
8、致卩W模型参考自适应控制系统的主要技术问題是实现性能比较和自适应控制器的设计。其实际运行可分3个阶段：（1）比较闭环性能，产生广义误差蚯）；（2）按照自适应规律计算控制器参数；（3）调整可调控制器.图4.2樓型参考自适应控制系统参考模型的输出儿直接表示了对象输出应当怎么理想地响应参考输入信号r,这种用模里输岀来言接表达对系统动态性能的要求具有貢观和方便的特点，是自适应控制系统的重耍类型之一。设il该系统的核心问题是如何综合自适应调整律，即自适应算法。关于自适应徉的设计目前存在两类不同的方法，其中之一种称为局部参数最优化方法，即利用梯度或其它参数优化的递推算法，求得一组控制器的参数，使得某个预定
9、的性能指标，如丿二,达到最小.但这种方法的缺点是不能保证参数调整过程中，系统总是稳定的。自适应律的另一种设计方法是基于稳定性理论的方法，其基本思想是保证控制器参数自适应调冑过程是稳定的，然后再尽量使这个过程收敛快一些。由于自适应控制系统是本质非线性的，因此，这种自适应律设计自然要采用适用于非线性系统的稳定理论。李雅普诺夫稳定性理论和波波夫超稳定理论是设计自适应律的有效工具。本文用李雅普诺夫稳定性理论设计模型模型参考自适应系统，由于电液比例伺魔往复控制系统是五阶系统，其原理如图4.3所示：图4.3模型参考自适应控制系统継图根抵前面对往复系统的建模：其可调系统动态方程为：ypiopyk.u（4-1
10、）参考模型动态方程为：儿+XX儿=任&=口丿畀+创式中：“几-叽（4-3）把（4-3）写成向虽微分的形式：Mo666打=k5勺e4es（4-4）式中：e2=ee3=ee4=el3e5=e（/和匕的自适应规律为:15州亿!/宀占(養Uku15（工讥）”（4-9）叭*.|为了便于计算取对角矩阵A和正定对称矩阵为:为了便于计算取对角矩阵A和正定对称矩阵为:1.01x10,3l.OlxlO13I.OlxlO151.01x10“loiTkpil.oixlo13取正定对称矩阵为:00001000p=（4-10）010000100001参考模型选择参考模型决定着整个自适应控制系统的性能，当参考模型参数与系统
11、参数越接近系统输出响应与参考模型的伴随性就越好，系统输岀的超调量和调方时间等动态性能指标也与参考模型越接近，同时中和积分环节的调节作用，参考模型的固有频率选的略大于系统的固有频率，同时为了减少超调量应减少比例系数）.由于伺服放大器增益对系统控制性能影响较大，应此分析不同对系统的影响，图4.4为分别取K.=0.755,Ka=0.600,Ka=0.450,Ka=0.300时的单位阶跃响应曲线。图4.4不同值的单位阶跃响应曲线由图可以看出当0.500时控制系统没有超调，并且响应快。当再减小心时罢然没有超调.但响应速度变慢。应此把心=0.450作为参考枳型的放大器增益.从而得出参考模型闭环传递函数为：
12、H4545000000000-+1013.41J+685596.59$+293045876.5/+7.42x10“$+4545000000000参考模型自适应控制仿真利用Simulink对系统进行仿真其结果如图4.5和4.6所示，当受到扰动时实际系统勺值可能发生变化，从而影响控制系统的性能，但采用模型参考自适应控制时可以根据系统的输出响应”与模型的输出响应儿产生偏差信号玮），由貳）驱动自适应机构，产生适当的调节作用，补偿扰动的彫响。图4.5和4.6是分别取伺服放大器增益K=0.155和K/1时的阶跃曲线图4.6K=l.0时参考樺即自适应椁制阶安响府曲线利用Simulik对参考模型自适应控制系统进行仿真，得到系统输出曲线如图4.5和4.6所示从图中可以看出：未采用模型参考自适应控制以前，系统输出与参考模型差别很大，而采用设计的参考模型自适应控制后，输出与参考模型几乎至合，效果明显，调节时间大约为0.075秒。在外界干扰的情况下，仍能和理想的参考模型一致，具有一定的抗干扰能力。同时也说明参考模型的选取很重耍,它决定看幣个自适应控制系统的性能.
