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        狀態(tài)跟蹤問(wèn)題的切換自適應(yīng)控制策略

        2014-02-02 06:30:56伍彩云
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        伍彩云,關(guān) 帥

        (1.沈陽(yáng)理工大學(xué) 裝備工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 100159; 2.海軍駐沈陽(yáng)彈藥專(zhuān)業(yè)代表室,遼寧 沈陽(yáng) 110045)

        在具有未知干擾輸入的模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)中,往往首先給定與理想控制器結(jié)構(gòu)相同參數(shù)可調(diào)的自適應(yīng)控制器,通過(guò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制律在線(xiàn)調(diào)節(jié)自適應(yīng)控制器的參數(shù),使其逼近理想控制器效果,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)能夠跟蹤參考模型狀態(tài),使得狀態(tài)跟蹤誤差收斂[1]。與傳統(tǒng)控制的主要區(qū)別在于其存在自適應(yīng)機(jī)制,在被控系統(tǒng)參數(shù)漂移和未知的情況下,可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度和暫態(tài)性能[2]。目前一般采用李雅普諾夫理論、超穩(wěn)定性理論和耗散理論等方法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制律,主要目的是確保閉環(huán)系統(tǒng)信號(hào)有界的同時(shí),也可以使?fàn)顟B(tài)跟蹤誤差收斂到零[3]。

        一般情況下,一旦系統(tǒng)發(fā)生變化,其相應(yīng)的自適應(yīng)控制律需要重新設(shè)計(jì)。但是,在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于硬件實(shí)現(xiàn)及環(huán)境因素等方面的制約,系統(tǒng)相應(yīng)的自適應(yīng)控制律一旦設(shè)計(jì)使用之后,就不再便于重新設(shè)計(jì)和修改[4]。另外,有時(shí)通過(guò)理論所設(shè)計(jì)的單一自適應(yīng)控制律的形式太過(guò)復(fù)雜,不便于硬件實(shí)現(xiàn)。此時(shí),需要考慮利用已有的多個(gè)自適應(yīng)控制律,使用多控制器的方法,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)跟蹤。

        多控制器方法之所以重要主要在于以下幾個(gè)方面:首先,在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,由于理論上所設(shè)計(jì)的單一的傳統(tǒng)(連續(xù)或離散)控制器往往比較復(fù)雜,傳感器和執(zhí)行器的硬件實(shí)現(xiàn)受到一定的限制,導(dǎo)致該單一控制器難以在實(shí)際中得以使用,此時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)控制器切換實(shí)現(xiàn)單一控制器的功能[5];其次,當(dāng)單一傳統(tǒng)控制器或多個(gè)控制器分別無(wú)法鎮(zhèn)定系統(tǒng)時(shí),此時(shí)設(shè)計(jì)多個(gè)控制器及切換律或在有限個(gè)給定的控制器之間切換,使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定[6-7]。目前,多控制器切換作為一種混雜控制方式已經(jīng)被應(yīng)用到車(chē)輛控制[8]、機(jī)器人控制[9]、液壓控制[10]以及交通控制[11]等方面。

        對(duì)自適應(yīng)控制系統(tǒng),切換控制可以解決參數(shù)估計(jì)自適應(yīng)控制中的穩(wěn)定性和參數(shù)快變的問(wèn)題。目前,切換自適應(yīng)控制的研究以多模自適應(yīng)控制為主,即為了改良自適應(yīng)控制的暫態(tài)性能,通過(guò)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)多個(gè)自適應(yīng)控制器,根據(jù)每個(gè)控制器參數(shù)收斂程度來(lái)作為切換規(guī)則,其閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)為切換系統(tǒng)[12]。在模型參考自適應(yīng)控制方面,對(duì)切換的系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器,對(duì)非切換的系統(tǒng),設(shè)計(jì)多個(gè)自適應(yīng)控制器及切換律,都可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)或者輸出跟蹤。但是,給定系統(tǒng)及有限個(gè)自適應(yīng)控制律,設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器切換律,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)跟蹤。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題,尚未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

        本文研究模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)具有未知干擾輸入時(shí),考慮只允許使用有限個(gè)已知的自適應(yīng)控制律,其任何一個(gè)都無(wú)法解決系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題,此時(shí),采用自適應(yīng)控制律凸組合的方法,利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論,給出了一些充分條件,設(shè)計(jì)切換律,解決閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。

        本文結(jié)果的主要特點(diǎn)在于,使用給定的有限個(gè)自適應(yīng)控制律,設(shè)計(jì)切換律,解決狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。此外,該方法能夠有效解決對(duì)于不同的系統(tǒng),其相應(yīng)的自適應(yīng)控制律需要重新設(shè)計(jì)的問(wèn)題,使模型參考自適應(yīng)控制理論得到更廣泛的應(yīng)用。

        1 問(wèn)題描述

        考慮系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)已知的線(xiàn)性系統(tǒng),其狀態(tài)方程為

        (1)

        式中:假設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)x(t)∈Rn可測(cè);u(t)∈R為系統(tǒng)的控制輸入;A∈Rn×n和B∈Rn是具有未知常參數(shù)的矩陣;d(t)∈R為系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入。

        (2)

        式中:d0和dj是未知常參數(shù);gj(t)是已知有界連續(xù)函數(shù),j=1,2,…,M,且M>0。控制的目的是使系統(tǒng)(1)的狀態(tài)能夠跟蹤某個(gè)參考模型的狀態(tài)。

        參考模型的狀態(tài)方程為

        (3)

        式中:xm(t)∈Rn是參考模型的狀態(tài);Am∈Rn×n是Hurwitz矩陣;Bm∈Rn;r(t)∈R為輸入信號(hào)。

        為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)(1)的狀態(tài)x(t)能夠跟蹤參考模型(3)的狀態(tài)xm(t),定義系統(tǒng)的狀態(tài)誤差向量

        e=x-xm

        (4)

        為達(dá)到狀態(tài)跟蹤的目的,引入可調(diào)的前饋增益矩陣K(t)∈R、反饋補(bǔ)償矩陣F(t)∈R1×n和擾動(dòng)補(bǔ)償矩陣h(t)∈R,即:

        u=K(t)r+F(t)x+h(t)

        (5)

        (6)

        將式(2)、(5)和(6)代入式(1),可得閉環(huán)系統(tǒng)

        (7)

        由式(4)可得系統(tǒng)狀態(tài)誤差的動(dòng)態(tài)方程

        (8)

        當(dāng)滿(mǎn)足匹配條件

        Am=A+BF*

        Bm=BK*

        (9)

        (10)

        式中RF、BK、Rh0、Rhj和P為正定對(duì)稱(chēng)矩陣。

        此時(shí),閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)誤差動(dòng)態(tài)方程為

        (11)

        本文考慮以下問(wèn)題。給定有限組自適應(yīng)律,其中任何一組都無(wú)法滿(mǎn)足匹配條件(9),在不允許重新設(shè)計(jì)自適應(yīng)律的條件下,如何設(shè)計(jì)自適應(yīng)律的切換律,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤。即,給定多組自適應(yīng)律

        (12)

        2 主要結(jié)果

        本節(jié)將運(yùn)用凸組合方法,對(duì)自適應(yīng)律設(shè)計(jì)切換律。

        定理1

        (13)

        則可以設(shè)計(jì)切換律,使得系統(tǒng)(1)在給定控制器(5)、(6)和(12)的作用下,其閉環(huán)系統(tǒng)(1)的狀態(tài)x(t)能夠漸近跟蹤參考模型(3)的狀態(tài)xm(t)。

        證明:利用凸組合構(gòu)造誤差增廣系統(tǒng)

        (14)

        (15)

        式(15)是關(guān)于自適應(yīng)律(12)的凸組合。

        構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)

        (16)

        顯然V>0。對(duì)式(16)沿著誤差增廣系統(tǒng)(14)和(15)取時(shí)間導(dǎo)數(shù),有

        (17)

        由于

        故式(17)又可以寫(xiě)成

        (18)

        (19)

        現(xiàn)在,對(duì)誤差系統(tǒng)(11)和(12),考慮李雅普諾夫函數(shù)

        (20)

        當(dāng)?shù)趕個(gè)自適應(yīng)律被激活時(shí),對(duì)式(20)沿著誤差系統(tǒng)(11)和(12)取時(shí)間導(dǎo)數(shù)為

        (21)

        (22)

        注1:對(duì)給定的自適應(yīng)律(12),如果存在一個(gè)l∈N,使得第l個(gè)自適應(yīng)律滿(mǎn)足式(9),那么第l個(gè)自適應(yīng)律可以解決狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。此時(shí),可以選擇αl=1,αk=0,l≠k此時(shí)定理1退化為中形式。

        注2:當(dāng)N=1時(shí),該問(wèn)題退化為傳統(tǒng)單個(gè)控制器的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

        3 仿真算例

        考慮如下系統(tǒng)

        其中系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入為

        d=0.001+0.01sin(0.001πt)+0.001sin(0.002πt)

        參考模型為

        本文研究當(dāng)每個(gè)自適應(yīng)律無(wú)法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)跟蹤的情況下,通過(guò)設(shè)計(jì)切換信號(hào)實(shí)現(xiàn)切換系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤。因此,仿真中,在滿(mǎn)足自適應(yīng)律1和自適應(yīng)律2對(duì)系統(tǒng)(1)、參考模型(2)和控制器(5)分別無(wú)法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)跟蹤的條件下,選擇自適應(yīng)控制律調(diào)節(jié)矩陣分別為

        其中,自適應(yīng)律Ⅰ(i=1)為

        Γ1=[49.4 49.4],Φ1=[4 4]

        Ω1=[10 10],Ψ11=[40 40],Ψ12=[20 20]

        自適應(yīng)律Ⅱ(i=1)為

        Γ2=[0.15 0.15],Φ2=[1.5 1.5],Ω2=[3.75 3.75],Ψ21=[15 15],Ψ22=[7.5 7.5]

        下面分別對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行仿真,具體仿真的軟硬件環(huán)境為:intel(R)Core(TM)i5-2400 CPU、4GB內(nèi)存、Windows 7操作系統(tǒng)、Matlab 7仿真軟件,仿真時(shí)間選取0~60s.仿真的系統(tǒng)框圖如圖1所示。本文通過(guò)編寫(xiě)程序進(jìn)行仿真,仿真界面如圖2所示。具體結(jié)果如圖3~7所示。圖中r(t)為參考模型輸入信號(hào),u(t)為系統(tǒng)的控制輸入,d(t)為系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入,e(t)為狀態(tài)跟蹤誤差。

        圖1 系統(tǒng)框圖

        圖2 仿真操作界面

        圖3和圖4為兩個(gè)自適應(yīng)律分別作用在閉環(huán)系統(tǒng)后的狀態(tài)跟蹤誤差仿真曲線(xiàn)。從圖3和圖4可以看出,在任何單個(gè)自適應(yīng)控制律單獨(dú)作用于閉環(huán)系統(tǒng)時(shí),閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤誤差沒(méi)有收斂,即,閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)無(wú)法跟蹤參考模型狀態(tài)。

        圖3 狀態(tài)跟蹤誤差(自適應(yīng)律1(i=2))

        圖4 狀態(tài)跟蹤誤差(自適應(yīng)律2(i=2))

        根據(jù)式(22),得到切換信號(hào)如圖5所示。

        圖5 切換信號(hào)

        在該切換信號(hào)作用下,仿真得到切換控制曲線(xiàn)如圖6所示。

        圖6 控制曲線(xiàn)

        從圖6可以看出,自適應(yīng)控制律是切換的,由此導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)施加的控制作用也是切換的,從而得到整個(gè)切換系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤誤差曲線(xiàn)如圖7所示。

        圖7 切換系統(tǒng)狀態(tài)跟蹤誤差(切換情況)

        從圖7中看出,該閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)誤差是收斂的,此時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)可以跟蹤參考模型的狀態(tài),說(shuō)明了該方法的有效性。

        4 結(jié)論

        本文研究了模型參考自適控制系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。對(duì)給定的系統(tǒng)及有限多個(gè)自適應(yīng)律,本文給出了一些充分條件,設(shè)計(jì)了切換律,通過(guò)自適應(yīng)律切換,解決了閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。

        [1] Tao G.Adaptive control design and analysis[M].A John Wiley & Sons.Inc.:New Jersey & Canada,2003.

        [2] 侯硯澤,董朝陽(yáng),王青,等.不確定切換系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)控制方案[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2009,35(4):444-448.

        [3] G.E.Valderrama,A.M.Stankovic,P.Mattavelli.Dissipativity-based adaptive and robust control of UPS in unbalanced operation[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2003,18(4):1056-1062.

        [4] Narendra K S,Balakrishnan J,Ciliz M K.Adaptation and learning using multiple models,switching,and tuning[J].Control Systems,1995,15(3):37-51.

        [5] Liberzon D,Morse A S.Basic problems in stability and design of switched systems[J].Control Systems Magazine,1999,19(5):59-70.

        [6] 祝庚,孫振東.切換線(xiàn)性系統(tǒng)的聚合優(yōu)化[J].控制理論與應(yīng)用,2013,30(7):815-820.

        [7] 程代展,郭宇騫.切換系統(tǒng)進(jìn)展[J].控制理論與應(yīng)用,2005,22(6):954-960.

        [8] Lygeros J,Godbole D N,Sastry S.Verified hybrid controllers for automated vehicles[J].IEEE Transactions on Automatic Control,1998,43(4):522-539.

        [9] Jeon D,Tomizuka M.Learning hybrid force and position control of robot manipulators[J].IEEE Transactions on Robotics and Automation,1993,9(4):423-431.

        [10]Stoten D,Bulut S.Application of the MCS algorithm to the control of an electrohydraulic system[C].in 20th International Conference on Industrial Electronics,Control and Instrumentation,1994:1742-1747.

        [11]Tomlin C,Pappas G J,Sastry S.Conflict resolution for air traffic management:a study in multiagent hybrid systems[J].IEEE Transactions on Automatic Control,1998,43(4):509-521.

        [12]翟軍勇,費(fèi)樹(shù)岷.基于動(dòng)態(tài)模型庫(kù)的多模型切換控制[J].控制理論與應(yīng)用,2009,26(12):1410-1414.

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