迭代學(xué)習(xí)控制在非嚴(yán)格重復(fù)時(shí)延系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文針對(duì)迭代學(xué)習(xí)方法在非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)控制中的理論問(wèn)題，開(kāi)展迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的魯棒性、自適應(yīng)性與收斂性分析研究，并佐以仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。諸多傳統(tǒng)迭代學(xué)習(xí)控制方法要求被控對(duì)象滿足嚴(yán)格可重復(fù)性，該前提是保證系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。然而實(shí)際系統(tǒng)中存在的時(shí)延、不確定性和其他復(fù)雜因素的影響，以及非馬爾科夫系統(tǒng)（特別是分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)）本身記憶性的固有存在，使得系統(tǒng)難以滿足嚴(yán)格可重復(fù)性，從而影響迭代學(xué)習(xí)控制效果，甚至保障系統(tǒng)嚴(yán)格可重復(fù)性本身的難度會(huì)遠(yuǎn)大于控制

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，在實(shí)際問(wèn)題中，當(dāng)系統(tǒng)非嚴(yán)格可重復(fù)時(shí)，應(yīng)用傳統(tǒng)的迭代學(xué)習(xí)控制方法，其理論分析結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用效果差別較大。盡管可以通過(guò)適當(dāng)引入反饋環(huán)節(jié)并利用魯棒控制與自適應(yīng)控制領(lǐng)域豐富的結(jié)論提高迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)整體的效果，但是如何從根本上消除被控對(duì)象的非嚴(yán)格重復(fù)性對(duì)迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的影響具有十分重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值，是對(duì)現(xiàn)有學(xué)習(xí)控制體系的有益補(bǔ)充。
　　時(shí)延是導(dǎo)致系統(tǒng)不可重復(fù)的重要因素，因此時(shí)延系統(tǒng)本身即為一類(lèi)典型的非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)

3、。本文首先針對(duì)固定時(shí)延系統(tǒng)和時(shí)變時(shí)延系統(tǒng)進(jìn)行研究，然后針對(duì)具有一般意義的非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行分析。本文研究并設(shè)計(jì)了幾類(lèi)具有代表性的迭代學(xué)習(xí)控制器線性迭代學(xué)習(xí)控制器、非線性參數(shù)型迭代學(xué)習(xí)控制器和魯棒自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器等，并將其應(yīng)用于各類(lèi)時(shí)延系統(tǒng)中。由于迭代學(xué)習(xí)控制作為一類(lèi)典型的前饋控制，其魯棒性能有待提高，因此本文將前饋控制與反饋控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)魯棒自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制器，有效提高了非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)的控制效果。為提高迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性

4、，設(shè)計(jì)了參考值型學(xué)習(xí)律，在參考值軌跡不精確已知但滿足一定規(guī)律的情況下仍可實(shí)現(xiàn)精確跟蹤。
　　本文的收斂性分析既包括收斂條件分析，又包括收斂速度分析。在收斂性分析中，雖然迭代學(xué)習(xí)控制的特點(diǎn)之一是不需要精確的數(shù)學(xué)模型，但是由于各類(lèi)不確定性以及系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，收斂性分析需要利用系統(tǒng)的某些結(jié)構(gòu)信息、關(guān)鍵參數(shù)估計(jì)和控制器增益辨識(shí)，因此本文通過(guò)引入迭代學(xué)習(xí)辨識(shí)的方法，對(duì)某些關(guān)鍵要素進(jìn)行有效分析，從而有助于設(shè)計(jì)性能更佳的控制器，進(jìn)一步提高系統(tǒng)

5、性能。特別是重點(diǎn)針對(duì)非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)（包括整數(shù)階系統(tǒng)與分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)）的預(yù)調(diào)進(jìn)行研究，分析了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在初始時(shí)刻之前的歷史是如何影響當(dāng)前控制系統(tǒng)的性能。同時(shí)，提出了預(yù)調(diào)與初始化的概念，從而在保證系統(tǒng)性能的前提下，通過(guò)無(wú)損預(yù)調(diào)提高迭代學(xué)習(xí)控制效果。
　　綜上所述，本文針對(duì)非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)的迭代學(xué)習(xí)控制領(lǐng)域亟待解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了理論、仿真與實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)典型的非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)-時(shí)延系統(tǒng)以及具有一般意義的整數(shù)階與分?jǐn)?shù)階非嚴(yán)格重復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行研究，