自适应逆控制在工业生产中的应用

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自适应逆控制是一种新型的控制技术,它的新颖之处在于可以将系统扰动消除控制和系统的动态性能控制分离开来分别进行设计,它是美国斯坦福大学Widrow教授于1986年首次命名并提出来的,是自适应控制和自适应信号处理相融合而成的新学科。自适应逆控制在线性系统控制中的发展已经很成熟了,也有了一些实际的应用实例,但是自适应逆控制在非线性系统中的应用研究才刚刚起步,尚处于萌芽状态。本文也只是对非线性系统的自适应逆控制进行了一点点有益的探索性的研究。Widrow所提出的自适应逆控制结构能够很好地对线性系统进行控制,其消噪的一个基本前提就是系统满足线性可叠加性,但是对于非线性系统,其不满足线性叠加性,因此该结构不能很好地对非线性系统进行消噪。针对这一问题,本文提出了三种解决方法,相应地提出了三种非线性控制系统结构,分别如下:1、基于逆系统的非线性自适应逆控制研究。本文将逆系统方法引入自适应逆控制领域,而且又引入最小二乘支持向量机(LS-SVM)技术对非线性系统建立α阶逆模型,并将此α阶逆模型串联到原非线性系统之前,将原系统转化成了一个伪线性系统,因此,可以应用线性系统的自适应逆控制理论完成对非线性系统的控制。引入逆系统之后,不仅可以实现非线性系统的自适应逆控制,而且还可以实现多变量之间的解耦控制,节省滤波器的设计个数,具有很大的现实意义。最后,对连续搅拌釜式反应器(CSTR)进行仿真试验,结果表明该控制系统结构具有很好的动态性能和消噪性能。2、基于混合网络的非线性自适应逆控制研究。本文将混合网络建模引入自适应逆控制领域,用一个静态神经网络和一个动态神经网络的串联对非线性系统建模。并分别求出静态网络和动态网络的逆模型,根据推导出的系统结构组成非线性自适逆控制系统,对CSTR模型进行的仿真试验表明该系统结构也具有很好的动态性能和消噪性能。3、基于分离模型的非线性控制研究。本文所提出的基于分离模型的非线性控制系统结构,只是将分离模型应用于非线性控制的一个探索。该系统结构也是基于“分而治之”的思想,将一个非线性系统分解成非线性静态部分和线性动态两部分,并且分别求出它们的逆模型。但是,该系统结构和基于混合网络的非线性自适应逆控制结构有着本质的区别。该系统结构,通过对非线性系统的线性动态部分的控制来达到对整个非线性系统的控制,因此,从本质上讲,该系统是一个线性动态控制系统,只是该线性动态系统的输入给定值是整个非线性系统的输入给定值经过非线性静态部分之后的所得到的结果。仿真结果表明,该系统结构也有很好的控制性能和消噪性能。
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