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更新:2024-11-26 07:00 编号:29754808 发布IP:120.237.217.245 浏览:5次
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西游记里zuihao看的打斗是孙悟空大战二郎神那一段。孙悟空打就变,二郎神则是“敌变我变”,紧追不舍,Zui后把无法无天的顽皮猴子缉拿归案。用控制理论的观点看,这“敌变我变”的本事就是自适应控制,控制器结构根据被控过程的变化而自动调整、自动优化。

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敌变我变(实时辩识过程模型),紧追不舍(自动调整控制律)这就是自校正控制的思路自适应控制有两个基本思路,一是所谓模型跟踪控制,二是所谓自校正控制。模型跟踪控制也叫模型参考控制,名词可能陌生,但概念并不陌生。在毛主席时代,经常树立各种榜样,目的就是要在党发出号召时,要求普通人们比照榜样的行为,尽量调整自己的行为,使我们的行为和榜样的行为接近,如下图所示。这就是模型跟踪控制的基本思路,其中Zui出名的方法是MIT规则,这当然是麻省理工学院那帮人提出的。模型跟踪控制在航空和机电上用得比较多,但在过程控制中很少使用。

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榜样的力量是无穷的,领导发话后,榜样怎么做,我也跟着做,这就是模型参考控制的思路自校正控制的思路更接近人们对自适应的理解。给定动态模型(哪怕只有一个空架子和一堆待定参数)和控制器设计要求后,是可以得到控制器的解析解的,只要把待定参数用相关办法确定了,就可以得到具体的控制器。问题是要拿到动态模型。自校正控制是一个两步走的过程,对被控过程做实时辨识,把辨识出来的模型选代入控制器设计的解析解中,实时地重新构造控制器。

控制器设计Zui初使用的是Zui小方差方法,这其实是线性二次型的一个变种,优点是具有明确的Zui优性,缺点是控制动作比较猛。以后也有用其他方法的,比如使用零极点配置。但说到底,这相当于对当前工作点的线性化,是每一个采样时刻就重做一遍线性化,在概念上可以自动补偿时变和非线性动态。自校正控制思路简单明了,实施也不算复杂,但在一开始的欢呼后,并没有在工业上取得大范围的成功,原因何在呢?

原因还是在于闭环辨识。自校正控制不断改变控制器的参数,在一定程度上扭曲了固定增益反馈控制对输入、输出带来的因果关系,因果关系还是存在的。自校正的大问题来自于一个本质的死结:自校正如果成功,系统很快恢复稳定,一切都不怎么变了,自校正控制器也相当于固定增益控制器,闭环辨识的问题统统回来了。更大的问题在于“协方差爆炸”。数学上当然有严格的说法,但简单地说,就是在系统越来越稳定的过程中,自校正控制器对偏差和扰动的敏感度越来越高,Zui后到“万籁俱静”的时候,敏感度在理论上可以达到无穷大。这时如果抚动真的来了,哪怕是小小的风吹草动,控制器也一下子就自我爆炸了。换一个说法:在线辩识需要过程处于动态中,死水一潭是无法辩识过程特性的,只有牛鬼蛇神纷纷出动,才能辩识出过程的真实特性。但辩识的目的是形成Zui优控制,也就是Zui终把牛鬼蛇神统统镇压下去。牛鬼蛇神都镇压之后,在线辩识就要胶大眼睛杯弓蛇影,没有牛鬼蛇神也要草木皆兵造出几个来,导致模型失真,真有牛鬼蛇神再露头的时候,就手足无措了。


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