[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

说明书

一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，涉及非自衡系统的控制技术领域。本发明是为了解决传统无模型自适应控制方法不能直接应用于非自衡系统的问题。本发明建立非自衡系统的动态IO数据模型，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，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，之后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，最后将控制输入信息输入至非自衡系统，当非自衡系统控制过程结束时完成非自衡系统的无模型自适应控制，否则使k＝k+1，然后返回重新更新动态IO数据模型。

技术领域

本发明属于非自衡系统的控制技术领域。

背景技术

现实世界中，有一类对象属于非自衡系统，其具体特征表现为在阶跃输入作用下，受控对象的输出无法达到稳定状态，而是无限的增大或者减小，从能量角度解释，即为该系统在有限的能量作用下，产生无限的能量变化，如锅炉汽包水位、精馏塔等控制系统。非自衡系统通常具有积分环节，积分环节会降低系统的稳定性，在闭环控制过程中容易产生震荡。针对此问题，目前常用的控制方法均存在如控制器设计复杂、计算量大、抗扰动能力弱等问题。

文献《改进的内模控制方法对一阶非自衡对象的控制研究》针对传统的内模方法无法控制非自衡系统在阶跃扰动下达到稳态值的问题，在系统中引入了一个比例项和一个比例微分项来镇定非自衡对象，从而实现了内模控制在非自衡系统控制中的应用，但该方法需要准确的模型。

公告日为2013年10月2日，申请专利号为CN201310310130.0，发明名称为《基于预测函数控制优化的非自衡对象控制方法》的专利文献提供了一种基于预测函数控制优化的非自衡对象P控制方法，通过采集受控系统的阶跃响应数据建立受控系统的模型，然后采用预测函数进行P控制器的参数优化，最终完成控制。但该方法需要依据响应数据进行建模，并完成参数整定，计算量略大。

文献《非自衡系统的无模型自适应控制》将非自衡系统改为广义的自衡系统，成功应用无模型自适应控制方法进行了非自衡系统的阶跃输入控制。该方法将控制器分为内环控制器和外环控制器两部分，外环使用无模型自适应控制，大采样周期，增强控制器的鲁棒性和适应性，内环则加入反馈增益，小采样周期，消除积分作用。该控制器设计简单、计算量小，但是系统抗扰动能力较弱。

公告日在2018年6月29日，申请专利号CN201810010198.X，发明名称为《海洋运载器用PD型紧格式无模型自适应航速控制方法》的专利文献提供了一种海洋运载器用的PD型紧格式无模型自适应航速控制方法，在紧格式无模型自适应算法的基础上引入了微分项来构成PD型航速控制器，使得其对航速的动态演变具有预测作用，显著降低航速控制系统的超调量及稳态调节耗时，但存在对大扰动抵抗能力较弱的问题。

发明内容

本发明是为了解决传统无模型自适应控制方法不能直接应用于非自衡系统的问题，现提供一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法。

一种非自衡系统的全格式无模型自适应控制方法，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。

进一步的，上述步骤一中，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，