[发明专利]一种基于模型参考自适应的新型内模补偿控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于模型参考自适应的新型内模补偿控制系统。

背景技术

在现代工业生产中，具有时滞特性的过程是普遍存在的，且时滞对象的控制较为困难，尤其在炼金、航天、制造等复杂多变的工业过程中，对大时滞对象的处理一直以来都是难题。而在此类工业领域中，各类液位控制系统普遍存在，实际的液位控制过程中往往存在大时滞、非线性的特点，为满足复杂系统的控制要求，人们设计了诸多先进的控制方案和智能控制器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于模型参考自适应的新型内模补偿控制系统，具有模型结构简单、动态性能好、抗干扰能力强、鲁棒性好等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于模型参考自适应的新型内模补偿控制系统，包括被控对象，所述被控对象两端并联有参考模型；所述参考模型的输出和被控对象的输出之差通过自适应机构调整可调控制器的可调增益；所述可调控制器的可调增益用于改变参考模型的输出，使得参考模型的输出和被控对象的输出之差趋于零。

所述内模补偿控制系统的开环广义误差方程为：p(D)e(t)＝(K_m-K_cK_p)q(D)r(t)，其中，p(D)表示模型函数分子传函的微分形式、e(t)表示所述参考模型的输出和被控对象的输出的广义误差、K_m表示参考模型增益、K_c表示可调增益、K_p表示被控对象增益，q(D)表示模型函数分母传函的微分形式、r(t)表示系统输入。

所述参考模型方程为：p(D)y_m(t)＝K_mq(D)r(t)，其中，p(D)表示模型函数分子传函的微分形式、y_m(t)所述参考模型的输出、K_m表示参考模型增益、q(D)表示模型函数分母传函的微分形式、r(t)表示系统输入。

所述自适应机构的调整规律为：K_c＝∫Ae(t)y(m)，其中，Kc表示可调增益，A表示可调参数、e(t)表示所述参考模型的输出和被控对象的输出的广义误差、y(m)表示所述参考模型的输出。

所述自适应机构积分器和乘法器构成。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明具有模型结构简单、动态性能好、抗干扰能力强、鲁棒性好等优点。通过理论研究以及在Matlab的Simulink工具箱中进行仿真，发现本发明对含有时滞特性被控对象的控制效果更佳。通过Simulink仿真表明，本发明可以实现参数的在线整定，加快了系统的响应速度、缩短调节时间、减少了超调量，同时又有很好的控制品质和鲁棒性，具有较高的研究价值。

附图说明

图1是模型参考自适应控制系统方框图；

图2是模型参考自适应局部结构图；

图3是模型参考自适应内模控制系统图；

图4是MIT参考自适应内模补偿控制系统图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于模型参考自适应的新型内模补偿控制系统，如图1所示，包括被控对象，所述被控对象两端并联有参考模型；所述参考模型的输出和被控对象的输出之差通过自适应机构调整可调控制器的可调增益；所述可调控制器的可调增益用于改变参考模型的输出，使得参考模型的输出和被控对象的输出之差趋于零。由此可见，模型参考自适应是一种在线整定参考模型和实际被控模型输出之差，来不断跟踪辅助系统的方法。

本实施方式所采用的参考自适应系统是通过改变系统可调增益，进而实现系统与模型输出偏差趋于零，其结构框图如图2所示。

美国麻省理工学院最早采取局部最优法设计出首个自适应律，简称为MIT自适应。其模型参考自适应控制系统如图3所示。在该系统中，参考模型增益K_m为常数，实际被控对象增益K_P在外界情况改变下可能会随着发生改变。