基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)逆控制研究

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1、昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文中英文摘要摘要控制理論的目標(biāo)就是使得給定動態(tài)系統(tǒng)(對象)的特性盡可能準(zhǔn)確地按照指定使用者的要求運(yùn)行。這種對象控制問題可以分成三個(gè)獨(dú)立的任務(wù)：對象的動態(tài)穩(wěn)定性、對象動態(tài)控制和對象擾動控制。常規(guī)的控制方法是用反饋同時(shí)來處理和控制這三個(gè)任務(wù)，這時(shí)只能在三個(gè)方面進(jìn)行折中處理以尋求控制的最優(yōu)解。自適應(yīng)逆控制是一種分別處理這三種任務(wù)的控制方法。首先，對象是穩(wěn)定的，對象不穩(wěn)定的可以進(jìn)行鎮(zhèn)定。其次，對象是使用前饋控制器來控制的；第三，擾動控制器用來消除對象的干擾。自適應(yīng)濾波器既可以作為控制器又可以作為擾動消除器，然后自適應(yīng)算法分別優(yōu)化使之達(dá)到各自的最優(yōu)控制。具體地說，自適應(yīng)逆控

2、制是用被控對象傳遞函數(shù)的逆作為串聯(lián)控制器來對系統(tǒng)的動態(tài)特性作開環(huán)控制，從而避免了因反饋而可能引起的不穩(wěn)定問題；同時(shí)又能做到對系統(tǒng)動態(tài)特性的控制與對象擾動的控制分開處理而互不影響。這是一個(gè)十分可貴的特點(diǎn)。且該控制器是自適應(yīng)的，并將其調(diào)節(jié)到使對象及其控制器的總體動態(tài)響應(yīng)達(dá)到最優(yōu)。在其中使要用到反饋的，但反饋僅限在自適應(yīng)過程本身采用。和傳統(tǒng)的控制不一樣，自適應(yīng)逆控制采用反饋不是為了控制系統(tǒng)中的信號流動，而是用于控制系統(tǒng)中的可變參數(shù)。以前自適應(yīng)逆控制的研究主要集中于運(yùn)用信號處理的方法尤其Wiener濾波器理論來建模與控制。這種方法對于研究線性系統(tǒng)來說是相當(dāng)成功的。但對于非線性系統(tǒng)來說，還用這種

3、方法來研究其效果不是太理想。尤其對于某類不能用精確數(shù)學(xué)模型描述的對象，其逆模型用傳統(tǒng)的方法難以建立。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)的并行結(jié)構(gòu)在處理實(shí)時(shí)性要求高的自動控制領(lǐng)域中所顯示出的極大的優(yōu)越性使得逆控制在控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)中得到進(jìn)一步發(fā)展。作者把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在非線性系統(tǒng)建模與控制中的優(yōu)點(diǎn)引入自適應(yīng)逆控制中來。從而提出一種基于對象一正模型～逆模型建模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我們采用基于BP算法的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造對象辨識器和逆控制器。經(jīng)過針對不同的對象，在環(huán)境及其參數(shù)變化時(shí)進(jìn)行大量的仿真實(shí)驗(yàn)，證明了所設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)是合理和有效的，并且具有很強(qiáng)的魯棒性。同時(shí)也對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)

4、行了初步的探討與分析，最后我們對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)中值得關(guān)注的幾個(gè)問題進(jìn)行了分析與總結(jié)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)逆控制是一種用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成無模型直接自適應(yīng)控制系統(tǒng)的方法。具有對模型要求低、魯棒性好、自適應(yīng)能力強(qiáng)、適用于數(shù)字計(jì)算機(jī)控制昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文中英文摘要II的優(yōu)點(diǎn)，將之用于工業(yè)過程控制中可以取得較好的控制品質(zhì)。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)逆控制逆模控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法辨識與建模墾塑墨三奎堂堡主堂焦笙苧一一—』蔓莖型壁塞———一AbstractThegoalofcontroltheoryistomakeagivendynamicsystem(the‘‘plant")behaveinauser

5、-specifiedasaccuratelyaSpossible，Thisobjectivemaybebrokendownintothreeseparatetasks：stabilizationoftheplantdynamics；controlofplantdynamics；andcontrolofplantdisturbance．Conventionally,oneusesfeedbacktotreatallthreeproblemssimultaneously．Compromisesarenecessarytoachievegoodsolutions．Adaptiveinvers

6、econtrolisamethodtotreatthethreecontroltasksseparately．First，theplantisstableortheplantisstabilized；secondly,theplantiscontrolledusingafeedforwardcontroller,thirdly,adisturbancecancellerisusedtorojectplantdisturbances．Adaptivefiltersareusedascontrolleranddisturbancecanceller,andalgorithmsadaptth

7、etransferfimctionsofthefilterstoachieveexcellentcontrolrespectively．Concretely，adaptiveinversecontrolisanopenloopcontroltowarddynamiccharacteristicofsystembyactinginverseofplanttransferfunction髂seriescontroller,SOitavoidsins