参考文献:
自适应控制,K.J.奥斯特隆姆,B.威顿马克.李清泉等译.1992,科学出版社.
4.1引言
MRAS是解决自适应控制问题的主要方法之一。框图如下:
调节器参数根据误差e的情况进行变更。图4.1中一个是内环,它是一个普通的反馈控制回路;另一个是外环,它调整内环中调节器参数。假定内环速度比外环速度快!
该图是Whitaker 1958年提出的MRAS原型,其引入两个概念:
1.系统的性能由参考模型规定;
2.调节器参数按照参考模型与系统之间的误差进行调节。
对象:
针对确定性连续时间系统的伺服控制问题,现扩展到离散时间系统和具有随机扰动的系统。
基本方法:
1.梯度法;2.Lyapunov函数;3.无缘性定理。
4.2 MARS问题
对于一个单输入单输出系统,连续时间模型为:
y(t)=ABu(t)(4.1)
u为控制信号,
y为输出信号,
A和
B代表微分算子
p的多项式,或者正向平移算子
q的多项式。假设
A和
B互质,且deg(
A)>=deg(
B),假设多项式
A首1。
我们需要求得调节器,使得指令信号
uc与希望得到的输出信号
ym之间的关系:
ym(t)=AmBmuc(t)(4.2)
式中,
Am和
Bm是微分算子
p的多项式或正向平移算子
q的多项式。
一般线性控制率可以描述为:
Ru=Tuc−Sy(4.3)
由式(4.1)和式(4.3)消去
u,可得下列闭环系统方程
(AR+BS)y=BTuc(4.4)
将多项式
B分解为
B=B+B−(4.5)
其中,
B+包含可被对消的因子,
B−包含B中的其余因子。设
B+首一。
由式(4.4)可知,
AR+BS这个特征多项式,必须把
AmB−作为自己的因子,并且其次数要高于
AmB−的次数;特征多项式的其余因子可以表示观测器的动力学特性。故其有三类因子,
1.由B+给出的被对消的过程零点
2.由Am给定的希望的模型极点
3.由观测器多项式Ao给出的观测器极点
故,
AR+BS=B+AoAm(4.6)
以上称为Diophantine方程(或者Bezout恒等式)。
B+能够除尽
R,所以有
R=B+R1(4.7)
用
B+除尽式(4.6),得
AR1+B−S=AoAm(4.8)
根据式(4.2)和(4.4),得
Bm=B−Bm′T=AoBm′(4.9)
式(4.8)有解的条件:
degAo⩾2degA−degAm−degB+−1(4.10)
degAm−degBm⩾degA−degB(4.11)