非線性系統(tǒng)迭代學(xué)習(xí)控制算法研究.pdf

1、理論上迭代學(xué)習(xí)控制能夠完全消除被控系統(tǒng)的可重復(fù)誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)理想輸出軌跡的完美跟蹤，但迭代學(xué)習(xí)控制算法在應(yīng)用過程中卻存在一些問題。首先在應(yīng)用實(shí)踐中，系統(tǒng)的非重復(fù)誤差不可避免地存在著，例如測(cè)量誤差、隨機(jī)擾動(dòng)等等。然而迭代學(xué)習(xí)控制對(duì)存在的這些非重復(fù)誤差卻無(wú)能為力。所以隨著迭代次數(shù)的增加，非重復(fù)誤差會(huì)不斷疊加，當(dāng)非重復(fù)誤差的累計(jì)達(dá)到一定程度的時(shí)候，被控系統(tǒng)的瞬時(shí)響應(yīng)波動(dòng)會(huì)變得很大，甚至超出了被控系統(tǒng)的范圍，這種現(xiàn)象極大地增加了系統(tǒng)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)

2、，也嚴(yán)重的惡化了控制系統(tǒng)的性能。其次，迭代學(xué)習(xí)控制算法要實(shí)現(xiàn)對(duì)被控系統(tǒng)重復(fù)誤差的完全消除需要滿足一定的條件。例如初值問題，即要求被控系統(tǒng)的初始狀態(tài)位于期望軌跡上，初始誤差為零。還有收斂性問題，對(duì)于非線性被控系統(tǒng)，為了保證控制系統(tǒng)控制輸入收斂到理想控制輸入，總是提前假設(shè)理想控制輸入是存在的，而且要求被控系統(tǒng)滿足Lipschiz連續(xù)條件。這些假設(shè)條件大大地限制了迭代學(xué)習(xí)控制算法的應(yīng)用范圍。所以針對(duì)以上迭代學(xué)習(xí)控制中存在的這些問題，本文研究將

3、預(yù)測(cè)控制技術(shù)與迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)造出新的控制策略來(lái)處理非線性系統(tǒng)中出現(xiàn)的這些非重復(fù)誤差。利用預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)構(gòu)造學(xué)習(xí)律中的誤差信號(hào)或者學(xué)習(xí)增益，提高控制系統(tǒng)的性能。針對(duì)不滿足Lipschiz連續(xù)條件的非線性系統(tǒng)，在內(nèi)積空間運(yùn)用算子理論構(gòu)造新的迭代學(xué)習(xí)控制方案，實(shí)現(xiàn)這些非線性系統(tǒng)學(xué)習(xí)控制的收斂性。主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　針對(duì)非線性系統(tǒng)的迭代學(xué)習(xí)控制中非重復(fù)誤差存在的問題，應(yīng)用學(xué)習(xí)控制技術(shù)和預(yù)測(cè)控制技術(shù)相結(jié)合的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)

4、系統(tǒng)重復(fù)誤差和非重復(fù)誤差的補(bǔ)償。因?yàn)檫B續(xù)的非線性系統(tǒng)可以離散化，所以文中的控制策略是針對(duì)離散系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的。因?yàn)榈鷮W(xué)習(xí)控制律是離線設(shè)計(jì)的，文中主要考慮預(yù)測(cè)控制方案。假設(shè)被控系統(tǒng)在每次地重復(fù)運(yùn)行過程中有若干個(gè)采樣點(diǎn)，在每個(gè)采樣點(diǎn)，都要實(shí)施不同的學(xué)習(xí)控制律，這些控制律的不同在于輸出誤差的不同，而這些不同的輸出誤差是通過在每個(gè)采樣點(diǎn)實(shí)施預(yù)測(cè)控制得到的。文中還給出這種迭代預(yù)測(cè)控制算法的收斂性和穩(wěn)定性證明。
　　針對(duì)古典的非線性迭代學(xué)習(xí)控制

5、要求被控系統(tǒng)滿足Lipschiz連續(xù)的條件約束這一問題，提出了一種新的迭代學(xué)習(xí)控制律，也可稱之為兩步迭代學(xué)習(xí)控制，所提出的學(xué)習(xí)控制律在被控系統(tǒng)不能滿足Lipschiz連續(xù)的條件下實(shí)現(xiàn)了收斂。這大大擴(kuò)展了迭代學(xué)習(xí)控制的應(yīng)用范圍。
　　在迭代學(xué)習(xí)控制中，需要對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行測(cè)量，通過與理想輸出做差得到被控系統(tǒng)輸出誤差，來(lái)更新過控制輸入，這就不可避免地出現(xiàn)測(cè)量誤差，從而影響控制系統(tǒng)的性能。針對(duì)測(cè)量誤差，本文提出基于預(yù)測(cè)的可變?cè)鲆娴牡鷮W(xué)習(xí)

6、控制策略，通過可變預(yù)測(cè)增益消除由測(cè)量誤差的存在引起的消極影響，并將這種方法應(yīng)用到永磁同步電機(jī)系統(tǒng)來(lái)消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　在已經(jīng)發(fā)表的文獻(xiàn)中，大多數(shù)迭代學(xué)習(xí)控制策略都是在有限維空間提出的，針對(duì)無(wú)限維空間提出的迭代學(xué)習(xí)控制很少。而且，迭代學(xué)習(xí)控制算法的提出，都提前假設(shè)理想控制輸入是存在的，但在實(shí)際應(yīng)用中，我們并不知道理想控制輸入是否存在。為此，本文在無(wú)限維空間提出了迭代學(xué)習(xí)控制方法，并給出了判斷被控系統(tǒng)是否存在理想控制輸入的方法，大大地

7、降低了控制輸入存在的主觀性，豐富和發(fā)展了迭代學(xué)習(xí)控制理論。
　　針對(duì)VSC-HVDC環(huán)流抑制控制中解耦不徹底，非線性不能完全補(bǔ)償?shù)葐栴}，提出了基于誤差模型的預(yù)測(cè)控制方法，首先根據(jù)歐拉公式得到被控系統(tǒng)離散化模型，然后推導(dǎo)建立跟蹤誤差的離散化模型，通過誤差模型消除可重復(fù)性擾動(dòng)，利用卡爾曼濾波估計(jì)當(dāng)前狀態(tài)值，利用預(yù)測(cè)消除隨機(jī)誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)理想目標(biāo)地完全跟蹤。針對(duì)預(yù)測(cè)控制方法本身計(jì)算量大，結(jié)合模塊化多電平換流器使得在線運(yùn)算量更大的問題，根據(jù)