基于數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)反饋控制系統(tǒng)研究.pdf

1、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的反饋控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制方法對(duì)于精確數(shù)學(xué)模型的依賴，順應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展規(guī)律，具備效率高等特點(diǎn)。由于所處理的對(duì)象往往具有復(fù)雜特性且很難通過機(jī)理分析得到準(zhǔn)確的對(duì)象數(shù)學(xué)模型，如何有效利用被控對(duì)象的輸入輸出或狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)反饋控制成為亟待解決的問題?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自學(xué)習(xí)反饋控制起源于決策領(lǐng)域，需要在算法計(jì)算量和調(diào)節(jié)效果之間尋求良好平衡，根據(jù)調(diào)節(jié)類型可分為兩種情況。一方面能夠利用輸入輸出數(shù)據(jù)估計(jì)過程的低階等價(jià)模型，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)在

2、線查表給出調(diào)節(jié)參數(shù);另一方面直接通過測(cè)量被控系統(tǒng)的輸入和狀態(tài)數(shù)據(jù)以及經(jīng)過處理得到的信息來設(shè)計(jì)反饋控制器，無需使用受控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型信息，這種解決思路面臨的首要問題就是算法實(shí)時(shí)性和計(jì)算量。
　　針對(duì)當(dāng)前未知線性對(duì)象的調(diào)節(jié)控制問題，近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃提供良好的解決手段，本文針對(duì)PID參數(shù)自整定技術(shù)和基于輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)的近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)開展研究，主要工作和成果如下:
　　1.本文梳理總結(jié)基于開環(huán)測(cè)試和閉環(huán)測(cè)試的PID自整定算法并加以實(shí)現(xiàn)，

3、結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析PID自整定技術(shù)的適用場(chǎng)合和應(yīng)用條件，同時(shí)對(duì)量測(cè)噪聲引入對(duì)自整定參數(shù)的影響進(jìn)行了分析。為克服量測(cè)噪聲帶來的干擾，仿真實(shí)驗(yàn)在反饋通道加入巴特沃斯濾波器，并取得對(duì)過程控制對(duì)象良好的跟蹤控制效果。
　　2.針對(duì)參數(shù)未知的線性系統(tǒng)，本文將矩陣迭代方程轉(zhuǎn)化為線性方程組并采用高斯約當(dāng)消元法來求解代價(jià)矩陣和反饋控制矩陣，改進(jìn)了近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃的策略迭代算法，同時(shí)分析了權(quán)重矩陣和初值選取對(duì)反饋調(diào)節(jié)矩陣的結(jié)果。對(duì)集中式和分布式系統(tǒng)的

4、分別仿真結(jié)果表明，采用改進(jìn)方案能夠減少迭代次數(shù)，降低學(xué)習(xí)過程中引入的激勵(lì)信號(hào)幅值，有利于閉環(huán)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
　　3.選取FOC交流調(diào)速系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證本文提出的改進(jìn)近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的控制性能。首先收集閉環(huán)條件下輸入輸出數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模得到其兩階狀態(tài)空間模型，將辨識(shí)得到的模型作為近似動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的學(xué)習(xí)對(duì)象，根據(jù)學(xué)習(xí)得到的反饋控制器增益實(shí)施電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。異步電機(jī)設(shè)定值輸出響應(yīng)表明在學(xué)習(xí)算法給出的控