[发明专利]一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法

权利要求书

1.一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立非自衡系统的动态IO数据模型，

步骤二：设置动态IO数据模型参数的更新准则函数和控制输入解算的准则函数，

步骤三：利用动态IO数据模型参数的更新准则函数对k时刻动态IO数据模型参数求极小值，更新动态IO数据模型，

步骤四：将更新后的动态IO数据模型代入控制输入解算的准则函数，对非自衡系统的控制输入信息求极小值，获得k时刻非自衡系统的控制输入信息，

步骤五：将步骤四获得的控制输入信息输入至非自衡系统，判断非自衡系统控制过程是否结束，是则完成非自衡系统的无模型自适应控制，否则使k＝k+1，然后返回步骤三；

步骤一中，根据非自衡系统的控制输入信息和控制输出信息建立动态IO数据模型，

所述动态IO数据模型为：

y(k+1)＝y(k)+Φ^T(k)ΔH(k)，

其中，y(k)和y(k+1)分别为k时刻和k+1时刻非自衡系统的控制输出信息，Φ^T(k)为动态IO数据模型参数，ΔH(k)为k时刻非自衡系统控制输入信息及控制输出信息的变化量；

动态IO数据模型参数Φ^T(k)为：

Φ^T(k)＝[φ_y(k),φ_u(k)]，

其中，φ_y(k)、φ_u(k)分别为k时刻控制输出信息和控制输入信息所对应的模型参数值；

k时刻非自衡系统控制输入信息及控制输出信息的变化量ΔH(k)表达式如下：

ΔH(k)＝[Δy(k),Δu(k)]，

其中，Δy(k)＝y(k)-y(k-1)为k时刻控制输出信息的变化量，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)为k时刻控制输入信息的变化量，u(k)为k时刻非自衡系统的控制输入信息；

步骤二中，控制输入解算的准则函数的表达式为：

其中，J[u(k)]为控制输入解算的准则函数，λ和k_r均为控制输入解算的准则函数的权重系数，T为采样周期，y^*()为非自衡系统期望输出信息；

步骤二中，动态IO数据模型参数的更新准则函数为：

其中，J[Φ^T(k)]为动态IO数据模型参数的更新准则函数，μ为动态IO数据模型参数的更新准则函数的权重系数，为Φ^T(k-1)的估计值。

2.根据权利要求1所述的一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，步骤五中，k时刻非自衡系统的控制输入信息u(k)为：

其中，λ和k_r均为控制输入解算的准则函数的权重系数，ρ₁为期望偏差和改进项的步长因子，ρ₂为实际偏差的步长因子，和分别为φ_u(k)和φ_y(k)的估计值，y^*(k)为k时刻非自衡系统的期望输出信息，T为采样周期。

3.根据权利要求2所述的一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，φ_u(k)和φ_y(k)的估计值和分别为：

其中，μ为动态IO数据模型参数的更新准则函数的权重系数，η∈(0,1]为惩罚因子。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，非自衡系统为含有积分环节的单变量控制非自衡系统。

5.根据权利要求2所述的一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，

当或时，

且

上式中，sign[]为符号函数，ε为重置算法中的极小正数。

6.根据权利要求5所述的一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，其特征在于，ε取值为10^-3。