一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能、自適應(yīng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于一階特征模型的全系數(shù)自 適應(yīng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的基于特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法都是基于大于等于二階的特征模 型，如1998年，《宇航學報》（Vol. 19,No. 1，Jan.，1998,P8-12)發(fā)表的"載人飛船全系數(shù)自 適應(yīng)再入升力控制"，該論文中提出了基于落點預(yù)報的采用二階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng) 控制方法。采用二階特征模型，要求對每個模型參數(shù)必須進行上下界限制，對模型參數(shù)之和 也要進行上下界限制，才能保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對大于等于二階的特征模型，參數(shù)上下 界限值與控制周期與時間常數(shù)的比值有關(guān)，由于被控對象未知，時間常數(shù)也未知，只能根據(jù) 經(jīng)驗確定參數(shù)上下界限制。航天某型號跳躍式再入升力控制采用該方法。在對某型號跳躍 式再入升力控制進行深入研究過程中，發(fā)現(xiàn)由于被控對象動態(tài)變化大，模型參數(shù)有時觸及 或停留邊界，失去參數(shù)跟蹤和自適應(yīng)能力，從而限制了再入制導(dǎo)精度的進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制 方法，所采用的一階特征模型參數(shù)少，只對參數(shù)范圍有限制，不存在參數(shù)之和的限制，算法 簡單，參數(shù)范圍大，由參數(shù)估計值計算的動態(tài)增益跟蹤速度快、適應(yīng)能力強，且一階特征模 型是恒穩(wěn)定的，對于再入飛行器的控制效果優(yōu)于二階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，所述一階特征模型為一階變系 數(shù)差分方程，表示如下：
[0006] y(k+l) =a(k)y(k) + ^ 〇 (k)u(k)
[0007] 其中，y(k)為被控對象當前周期的輸出變換量，y(k+l)為被控對象下一周期的輸 出變換量；u(k)為當前周期的控制量，a(k)、Pjk) -階特征模型當前周期的時變參數(shù)；
[0008] 在每個周期基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法包括如下步驟：
[0009] 根據(jù)公去
【主權(quán)項】
1. 一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在于，所述一階特征模型 為一階變系數(shù)差分方程，表示如下： y(k+l) =a(k)y(k) + ^ 〇 (k)u(k) 其中，y(k)為被控對象當前周期的輸出變換量，y(k+l)為被控對象下一周期的輸出變 換量；u(k)為當前周期的控制量，a(k)、Pjk) -階特征模型當前周期的時變參數(shù)； 在每個周期基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法包括如下步驟： 根據(jù)公式
計算當前周期 的初步參數(shù)估計向量ejk)，其中^為增益因子、A2為除零保護因子， 0〈入'1，入2>0 為上一周期的回歸向量，小T(k-1) = [y(k-l)，u(k-l)]T; 9 (k-1)為上一周期的被估參數(shù)向量，
根據(jù)當前周期的初步參數(shù)估計向量^(k)和上一周期的被估參數(shù)向量e(k-i)計 算當前周期的被估參數(shù)向量e(k)，e(k)zFueiGO+a-Fd0 (k-i)，其中Fei為濾 波系數(shù)，〇〈Fei<l;根據(jù)當前周期的被估參數(shù)向量e(k)確定當前周期的被估時變參數(shù) 供人..）、A⑷；其中，
判斷當前控制周期的被估時變參數(shù)勿々）是否滿足由幻0.99]，1為被估時 變參數(shù)的最小值，如果滿足，則保留當前周期的被估時變參數(shù)#0，如果d⑷>a99,則 令負幻=0?",如果勿幻 < 逆，則令辦幻=4判斷當前周期的被估時變參數(shù)武⑷是否 滿足戍⑷e[0.003 1.00]如果則令A(yù)(幻=丨.()()?如果A認)<0.003則令 J ? ? ? /)"⑷= 0.003. 5 根據(jù)當前控制周期的被估參數(shù)私幻和凡(幻進行線性反饋控制得到當前周期的控制量u(k)，u(k) =-La(k)y(k)/(PQ(k) +X)，L、X分別是增益調(diào)整參數(shù)、〇〈L< 1，X彡 〇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，將該方法用于再入飛行器的跳躍式再入升力控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，被估時變參數(shù)的最小值i的取值范圍為：〇.〇l〈i彡0.4。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，a取0. 3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，所述控制量u(k)經(jīng)過輸出變換后得到用于反饋的控制量，所述用于反饋的控制量施加 至被控對象。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，所述控制量u(k)經(jīng)過積分和輸出變換后得到用于反饋的升力控制量，所述用于反饋的 控制量施加至被控對象；積分的公式為 ： Ul(k) =Ul(k-l)+U(k)，其中Ul(k)為當前周期的積分后控制量，Ul(k-l)為上一周期的 積分后控制量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，其特征在 于，輸出變換量y(k)的確定方法如下：計算被控對象的輸出與基準輸出的誤差，然后對該 誤差進行輸入變換得到輸出變換量y(k)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，根據(jù)公式計算當前周期的初步參數(shù)估計向量θ1(k)；根據(jù)當前周期的初步參數(shù)估計向量θ1(k)和上一周期的被估參數(shù)向量θ(k-1)計算當前周期的被估參數(shù)向量θ(k)；根據(jù)當前周期的被估參數(shù)和進行線性反饋控制得到當前周期的控制量u(k)。本發(fā)明的基于一階特征模型的全系數(shù)自適應(yīng)控制方法，參數(shù)少，算法簡單，參數(shù)范圍大且容易確定，由參數(shù)估計值計算的動態(tài)增益跟蹤速度快、適應(yīng)能力強。
【IPC分類】G05B13-04
【公開號】CN104570734
【申請?zhí)枴緾N201410789593
【發(fā)明人】胡軍, 吳宏鑫, 楊鳴, 張釗, 董文強, 楊俊春
【申請人】北京控制工程研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月18日