一种自适应动态面控制器结构及设计方法

摘要

本发明公开了一种自适应动态面控制器结构及设计方法，本发明在自适应动态面控制的基础上增加了误差反馈单元，虚拟给定信号能够根据反馈的跟踪误差信息进行调整，尤其当跟踪误差较大时，虚拟给定信号能够快速调整以减小跟踪误差，克服了由跟踪误差引起的控制系统暂态性能差的问题。误差反馈单元的引入，能够有效地避免执行器陷入饱和，并减小因控制输入信号抖颤给执行器带来的机械损坏；能够使得神经网络快速地光滑地逼近被控系统中的不确定性，在不牺牲控制器鲁棒性的同时保证控制系统的跟踪性能；误差反馈单元只在暂态过渡过程中发挥作用，所提出控制器设计方法在提高控制系统暂态性能的同时保证系统稳态性能。

主权项

一种自适应动态面控制器结构，由n级子控制器组成，其特征在于：第1级子控制器的输入端与外部参考信号y_r相连，并与测量机构的输出端相连，第1级子控制器的输出端α₂与第2级子控制器的输入端相连；依此类推，第i级子控制器的输入端与第i‑1级子控制器的输入端α_i相连，并与测量机构的输出端相连，第i级子控制器的输出端α_i与第i+1级子控制器的输入端相连；最后，第n级子控制器的输入端与第n‑1级子控制器的输出端α_n相连，并与测量机构的输出端相连，第n级子控制器的输出端u与被控系统的输入端相连；所述的第1级子控制器由滤波器单元、比较器单元、误差反馈单元、线性控制单元、逼近器单元和求和器单元构成；滤波器单元的输入端与外部参考信号y_r相连，还与误差反馈单元的输出端相连；滤波器单元的一个输出端与求和器单元的输入端相连，另一输出端与比较器单元的输入端相连；比较器单元的另一输入端与测量机构的输出端相连，比较器单元的输出端分别与线性控制单元、误差反馈单元和逼近器单元的输入端相连；线性控制单元的输出端与求和器单元的输入端相连；逼近器单元的输入端还与被控系统中测量机构的输出端相连，逼近器单元的输出端与求和器单元的输入端相连，求和器单元的输出端为第1级子控制器的输出端；所述的第i级子控制器由滤波器单元、比较器单元、误差反馈单元、线性控制单元、逼近器单元和求和器单元构成，滤波器单元的输入端与第i‑1级子控制器的输出信号相连，还与误差反馈单元的输出端相连；滤波器单元的一个输出端与求和器单元的输入端相连，另一输出端与比较器单元的输入端相连；比较器单元的另一输入端与测量机构的输出端相连，比较器单元的输出端分别与线性控制单元、误差反馈单元和逼近器单元的输入端相连；线性控制单元的输出端与求和器单元的输入端相连；逼近器单元的输入端还与测量机构的输出端相连，逼近器单元的输出端与求和器单元的输入端相连，求和器单元的输出端为第i级子控制器的输出端；所述的第n级子控制器由滤波器单元、误差反馈单元、比较器单元、线性控制单元、逼近器单元和求和器单元构成，滤波器单元的输入端与第n‑1级子控制器的输出信号相连，还与误差反馈单元的输出端相连；滤波器单元的一个输出端与求和器单元的输入端相连，另一输出端与比较器单元的输入端相连；比较器单元的另一输入端与测量机构的输出端相连，比较器单元的输出端分别与线性控制单元、误差反馈单元和逼近器单元的输入端相连；线性控制单元的输出端与求和器单元的输入端相连；逼近器单元的输入端还与测量机构的输出端相连，逼近器单元的输出端与求和器单元的输入端相连，求和器单元的输出端为第n级子控制器的输出端，与被控系统的输入端相连；所述的被控系统由下列n阶不确定非线性系统形式来描述：如果用R表示实数集合，那么式中x_i∈R表示被控系统第i级子系统的状态；u∈R为被控系统的控制输入；为未知的非线性函数，y∈R为被控系统的输出。