一類非線性系統基于SVR的魯棒自適應控制
關鍵字:應用
劉毅男,張 超
(第二炮兵工程大學自動控制工程系,陜西西安 710025)
摘 要:為解決逆控制方法較依賴系統精確模型及易受逆誤差影響等問題,提出了一類非線性系統基于支持向量回歸(SupportVectorRegression,SVR)的魯棒自適應控制方法,該方法通過支持向量回歸辨識得到被控對象的逆模型,并構建自適應逆誤差補償環節,在線修正由于逆模型誤差、外界干擾等不確定因素對控制系統性能的不良影響,使得系統能夠快速、準確的跟蹤參考模型輸出。導出了支持向量回歸的權值自適應調整率,并利用Lyapunov穩定性理論證明了系統閉環漸近穩定。通過對典型非線性模型的仿真研究,證明了此控制方案在解決一類非線性問題上的可行性,且魯棒性較好。
關 鍵 詞:支持向量回歸;自適應控制;反饋線性化;非線性;魯棒性
1 引 言
近年來,基于“反饋線性化” 的非線性動態逆控制方法,通過非線性反饋或動態補償將非線性系統變化為線性系統,實現系統的“反饋線性化”,將控制問題簡化[1]。但傳統逆控制方法依賴于模型精確已知,實際中被控對象的精確非線性模型難于獲得,因此在解決復雜非線性系統的不確定問題時存在一定困難。
針對這一問題,許多學者在逆控制研究中引入智能控制理論,利用神經網絡逼近原系統的逆系統,補償逆誤差,取得了許多有意義的研究成果[2-5]。但神經網絡本身存在的局部極小值、過學習、過于依賴經驗等不足,在一定程度上限制了其應用[6]。Vapnik[7]提出的支持向量機(SupportVectorMachine,SVM)克服了神經網絡的固有缺陷,已成為解決非線性問題的重要方法[8-9]。文獻[10-11]為SVM在非線性控制系統的應用作了有益的嘗試,文獻[12-15]對基于SVM的控制方法及應用進行了研究,但對系統精確模型仍存在一定程度的依賴,同時,關于參數不確定及外界未知擾動對控制器控制性能影響的分析較少。
本文針對一類非線性控制問題,在基于支持向量回歸建立系統逆模型的同時,引入SVR在線自適應調節消除逆誤差,并證明了系統閉環漸近穩定,通過對典型系統的仿真分析表明,設計控制器控制效能較高,且具有一定的魯棒性。
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