无模型自适应控制方法的应用研究.docx

无模型自适应控制方法的应用研究
XXX
（北京化工大学自动化系，北京100029）

摘要：概述了一种新型的控制方法无模型自适应控制。目的是对当前无模型自适应控制有一个总体的认识,它是一种无需建立过程模型的自适应控制方法。与传统的基于模型的控制方法相比，无模型控制既不是基于模型也不是基于规则，它是一种基于信息的控制方法。无模型控制器作为一种先进的控制策略，具有很强的参数自适应性和结构自适应性。基于以上背景，首先介绍了无模型自适应控制的性质及特征，结合对北京化工大学405仿真实验室三级液位控制系统的仿真研究，并将其与PID控制器的效果进行了对比。仿真表明,无模型控制器具有良好的抗干扰能力、参数自适应性和结构自适应性。

关键字：无模型；自适应；控制；

ModelFreeAdaptiveControlTheoryanditsApplications
XXX
(DepartmentofAutomation,BeijingUniversityofChemicalTechnologyBeijing100029)

Abstract:Anewkindofcontrolmethodmodel-freeadaptivecontrolisgiven.ThepurposeistomakeMFAtobeunderstood.Modelfreeadaptivecontrol(MFAC)theoryisanadaptivecontrolmethodwhichdoesnotneedtomodeltheindustrialprocess．Comparedwithtraditionalcontrolmethodsbasedonmodeling，MFACisanadvancedcontrolstrategywhichbasedoninformationofInput／OutputData．Ithasparameteradaptabilityandstructureadaptability．Basedonthebackground，FirstthepropertyandcharacterofMFAareintroduced,ThenCombining405SimulationLaboratoryofBeijingUniversityofChemicaltechnologythree-levelcontrolsystemsimulation．ThesimulationresultsshowthatMFACcontrollerhasexcellentrobustness，anti-jammingcapability,parameterandstructureadaptability．

1引言
PID调节器规律简单、运行可靠、易于实现,目前仍然是工业生产过程控制系统中应用较广泛的一类控制器。然而,传统的自适应控制器在处理非线性、可变结构及滞后对象时比较困难。鲁棒控制适用于将控制系统的稳定性和可靠性作为首要目标,同时过程的动态特性已知且不确定性因素的变化范围可以预估的情况。预测控制系统的设计一般较为复杂,需要由专家来完成,它非常适用于先进过程控制和监督控制领域,但不太适用于调节控制方面。本文介绍一种无模型自适应控制方法,无模型自适应控制器(ModelFreeAdaptive)无需数学建模以及复杂的人工参数整定即可控制时变、多变量等复杂过程。
2无模型控制方法的定义与分类
无模型控制理论与方法是指：“控制器的设计仅利用受控系统的I／O数据，控制器中不包含受控过程数学模型的任何信息的控制理论与方法”。按照这一定义，目前国内外已存在的典型无模型控制方法有：
1)PID类控制技术及相关的方法：PID控制利用偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性加权和构成控制量，对被控对象进行控制。
2)学习控制：包括迭代学习控制和重复控制。迭代学习控制在设计时不需要事先已知受控系统的数学模型，但系统的收敛性分析以及对控制器增益的选取则需要知道受控系统输出关于控制变量偏导数的上下界，并要求系统严格满足全局Lipschitz条件、系统可重复性两个条.
3)无模型自适应控制。无模型自适应控制(ModelFreeAdaptive,MFA)，是一种无需建立过程模型的自适应控制方法。与PID、自整定PID、模糊控制、神经网络、专家系统控制等流行的控制方式不同的是，MFA既不是基于模型也不是基于规则，可以说它是一种基于信息的全新的控制方法。
3无模型自适应控制系统的特征
无模型自适应控制系统无需过程的精确的定量知识,系统中不含过程辨识机制和辨识器,不需要针对某一过程进行控制器设计,不需要复杂的人工控制器参数整定,具有闭环系统稳定性分析和判据,确保系统的稳定性.
过程辨识对于传统的