[发明专利]双反馈鲁棒自适应控制方法及其控制系统结构

摘要

本发明公开了一种双反馈鲁棒自适应控制方法及其控制系统结构，继承了L₁自适应控制方法强大的处理不确定性因素的能力，但通过在控制器内置受控对象动态纯时滞模型，利用模型的预测功能，克服了L₁自适应控制器时滞裕量小、不能适用于大纯时滞过程的缺点；同时本发明利用L₁自适应控制处理不确定因素的能力，采用一种新的双闭环反馈策略的自适应律，降低了对内置动态纯时滞模型精度的要求。与其它基于模型的控制方法相比，本发明能够使用动态特性和时滞特性均有较大建模误差的内置动态纯时滞模型，在鲁棒性和稳定性方面更具优越性。因而本发明可直接适用于大纯时滞不确定性热工和化工过程控制，包括不具有明显的纯时滞和不确定性的受控过程。

主权项

1.一种双反馈鲁棒自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：基于以大纯时滞不确定性受控过程描述为带输出纯时滞的非线性状态空间方程为基础，建立双反馈鲁棒自适应控制器的期望参考系统模型、状态估计器和内置动态纯时滞模型，对期望参考系统模型、状态估计器和内置动态纯时滞模型的参数和变量进行赋值，该内置动态纯时滞模型包括无纯时滞的动态模型和纯时滞模型；步骤2：在每个采样时刻，双反馈鲁棒自适应控制器对作为设定值的有界参考输入向量r(t)、从无纯时滞的动态模型输出的不带纯时滞的状态向量从纯时滞模型输出的带纯时滞的状态向量从状态估计器输出的状态向量估计量和从受控过程输出的可测状态向量x(t)进行采样，通过双反馈回路计算状态预测偏差步骤3：将状态预测偏差输入自适应律，计算出受控过程不确定性估计量i表示采样序列号，T>0表示采样周期；A_D为系数矩阵；步骤4：将不确定性估计量送入串联的低通滤波器和控制律模块，计算出当前时刻的控制量u(t)：u(t)＝L^‑1[u(s)],           (11)其中，F(s)为稳态增益为1的低通滤波器，s为拉普拉斯变换算子，r(s)和分别为有界参考输入向量r(t)和不确定性估计量的拉普拉斯变换，L^‑1[·]表示反拉普拉斯变换；A_D，B_D,C_D为系数矩阵；步骤5：将控制量u(t)送入受控对象执行机构，驱动受控对象沿期望参考系统的输入和输出轨迹跟踪设定值；同时将控制量u(t)送入内置动态纯时滞模型，在下一个采样周期进行内置动态纯时滞模型计算；同时也将控制量u(t)送入状态估计器，在下一个采样周期进行状态估计；回到步骤2，进行下一个采样周期的控制；其中，所述步骤2中的通过双反馈回路计算状态预测偏差具体包括以下步骤：步骤2‑1：计算内环反馈偏差其中，为状态估计器的状态向量，为内置动态纯时滞模型的不带纯时滞的状态向量；步骤2‑2：计算外环反馈偏差其中，为内置动态纯时滞模型的带纯时滞的状态向量，x(t)为受控过程的可测状态向量；步骤2‑3：计算状态预测偏差由内环反馈偏差与外环反馈偏差相加而得到。