交直流傳動(dòng)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制

焊接自適應(yīng)控制，早期指以關(guān)鍵焊接質(zhì)量參數(shù)（如單面雙面成形熔焊過(guò)程中的焊透質(zhì)量、電阻點(diǎn)焊過(guò)程中的焊核尺寸）為控制對(duì)象的焊接控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在泛指能自動(dòng)識(shí)別焊件實(shí)時(shí)條件、調(diào)整并采用不同策略以最終保證焊件焊接質(zhì)量的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。大斷面閃光對(duì)焊自適應(yīng)控制是較成功的范例。

自適應(yīng)控制技術(shù)

自適應(yīng)控制系統(tǒng)最早在航空方面首先得到了應(yīng)用。這是由于飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性決定于許多的環(huán)境因素和結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如隨著飛機(jī)飛行的高度和速度的不同，飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)可能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，要使飛機(jī)在整個(gè)飛行高度與速度范圍內(nèi)保證控制的高質(zhì)量。依靠經(jīng)典的控制理論是難以解決的，為了解決上述自動(dòng)控制所面臨的問(wèn)題，在五十年代末期，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Whitaker教授首先提出并設(shè)計(jì)了模型參考自適應(yīng)控制的方案，經(jīng)模擬研究和飛行實(shí)驗(yàn)表明，在飛機(jī)正常速度下，該模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)具有滿意的性能。但是限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)和控制理論的發(fā)展水平，這一自適應(yīng)控制技術(shù)的成果未能得到迅速的發(fā)展和推廣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展水平的不斷提高，特別使由于航空航天事業(yè)的迅速發(fā)展的需要，目前，自適應(yīng)控制在航空航天方面亦取得了相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和理論的不斷完善，自適應(yīng)控制技術(shù)的推廣應(yīng)用將不斷發(fā)展，這種控制技術(shù)不但用于各工業(yè)部門(mén)，例如在航海方面，在化工過(guò)程、鋼鐵和冶金工業(yè)方面，在電力拖動(dòng)方面，近年來(lái)還推廣應(yīng)用于非工業(yè)部門(mén)，例如生物醫(yī)學(xué)部門(mén)。但就現(xiàn)有的關(guān)于應(yīng)用方面的報(bào)導(dǎo)來(lái)看，自適應(yīng)控制技術(shù)主要用于過(guò)程較慢的系統(tǒng)和特性變化速度不很快的對(duì)象。但可以相信，隨著理論的不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速提高，自適應(yīng)控制的應(yīng)用將會(huì)愈來(lái)愈廣泛，而收斂則愈來(lái)愈大。

自適應(yīng)控制技術(shù)

在日常生活中，所謂自適應(yīng)是指生物能改變自己的習(xí)性以適應(yīng)新的環(huán)境的一種特征。因此，直觀地講，自適應(yīng)控制器應(yīng)當(dāng)是這樣一種控制器，它能修正自己的特性以適應(yīng)對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化。 自適應(yīng)控制的研究對(duì)象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng)，這里所謂的“不確定性”是指描述被控對(duì)象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型不是完全確定的，其中包含一些未知因素和隨機(jī)因素。 任何一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性，這些不確定性有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部，有時(shí)表現(xiàn)在系統(tǒng)的外部。從系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)講，描述被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，設(shè)計(jì)者事先并不一定能準(zhǔn)確知道。作為外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響，可以等效地用許多擾動(dòng)來(lái)表示。這些擾動(dòng)通常是不可預(yù)測(cè)的。此外，還有一些測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的不確定因素進(jìn)入系統(tǒng)。面對(duì)這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂谱饔茫沟媚骋恢付ǖ男阅苤笜?biāo)達(dá)到并保持最優(yōu)或者近似最優(yōu)，這就是自適應(yīng)控制所要研究解決的問(wèn)題。 自適應(yīng)控制和常規(guī)的反饋控制和最優(yōu)控制一樣，也是一種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法，所不同的只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗(yàn)知識(shí)比較少，需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。具體地說(shuō)，可以依據(jù)對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識(shí)模型參數(shù)，這個(gè)過(guò)程稱為系統(tǒng)的在線辯識(shí)。隨著生產(chǎn)過(guò)程的不斷進(jìn)行，通過(guò)在線辯識(shí)，模型會(huì)變得越來(lái)越準(zhǔn)確，越來(lái)越接近于實(shí)際。既然模型在不斷的改進(jìn)，顯然，基于這種模型綜合出來(lái)的控制作用也將隨之不斷的改進(jìn)。在這個(gè)意義下，控制系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力。比如說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)象特性的初始信息比較缺乏，系統(tǒng)在剛開(kāi)始投入運(yùn)行時(shí)可能性能不理想，但是只要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，通過(guò)在線辯識(shí)和控制以后，控制系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，最終將自身調(diào)整到一個(gè)滿意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對(duì)象，其特性可能在運(yùn)行過(guò)程中要發(fā)生較大的變化，但通過(guò)在線辯識(shí)和改變控制器參數(shù)，系統(tǒng)也能逐漸適應(yīng)。 常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部特性的變化和外部擾動(dòng)的影響都具有一定的抑制能力， 但是由于控制器參數(shù)是固定的，所以當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動(dòng)的變化幅度很大時(shí)，系統(tǒng)的性能常常會(huì)大幅度下降，甚至是不穩(wěn)定。所以對(duì)那些對(duì)象特性或擾動(dòng)特性變化范圍很大，同時(shí)又要求經(jīng)常保持高性能指標(biāo)的一類系統(tǒng)，采取自適應(yīng)控制是合適的。但是同時(shí)也應(yīng)當(dāng)指出，自適應(yīng)控制比常規(guī)反饋控制要復(fù)雜的多，成本也高的多，因此只是在用常規(guī)反饋達(dá)不到所期望的性能時(shí)，才會(huì)考慮采用。