基于神經網絡的非線性多模型自適應控制
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摘要:針對一類非線性離散動態系統,設計了一個自適應控制方案。為了保證在任意時刻均能為被控的動態系統選擇較好的控制器,方案基于輸入輸出數據為系統定義一個線性預測模型,并在此基礎上設計能夠保證閉環系統所有信號有界的線性魯棒自適應控制器,同時定義一個非線性預測模型,再基于徑向基神經網絡設計一個旨在提高系統控制性能的非線性 自適應控制器。通過比較2個控制器預測的系統輸出性能,設計合理的開關切換規則。控制方案能將系統穩定性控制和性能優化的控制分離并單獨實現,使得系統能在保證穩定性前提下,借助神經網絡控制器良好的追蹤能力有效提高自適應控制效果。較后通過仿真例子說明了系統穩定和提高輸出追蹤效果可以同時得到保證。
關鍵詞:非線性系統;自適應控制;神經網絡;多模型;開關轉換
中圖分類號:TP273 文獻標志碼:A
1引言
自上世紀90年代開始,使用神經網絡來研究自適應控制已經逐漸成為一個熱門的研究領域,并不斷有研究成果在各種學術期刊上發表。對某些復雜動態非線性系統,常規自適應控制已無法得到理想的控制效果,而神經網絡自適應控制卻被證實有可能得到良好的辨識和控制效果[1]。石宇靜等就基于神經網絡和多模型考慮了一類非線性系統的自適應廣義預測控制及廣義預測解耦控制方法,通過設計合理的切換機制在保證系統穩定性前提下改善系統性能[2-3]。
分析結構比較復雜的非線性系統問題時采用的多是多層神經網絡[2-7],但此類神經網絡的結構復雜性和系統的非線性特性使系統穩定性分析比較棘手,雖有文獻針對此類系統的穩定性做過一定的分析,但多存在一定局限性,如選擇的神經網絡基于線性參數化[8-10],或被控系統要求具有某一特定結構[11]等。鑒于此,本文將通過使用多模型策略對系統進行控制,以獲得較好的控制效果。
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