基于可拓控制算法的改进与仿真研究
迈肯思科技
发布时间:2019-11-28
  0 引 言
    可拓控制是在可拓学的基础上提出的从信息转换的角度来处理控制问题的理论与方法。可拓控制以控制输入信息的合格度(关联度)作为确定控制输出校正量的依据,通过可拓变换,使被控信息转换到合格的范围内,解决控制系统中不可控和需要控制之间的矛盾。文献提出了一种可拓控制器的设计方法,并探讨了特征模式划分与关联度计算等问题;文献提出了包括上层可拓控制器和基本可拓控制器的双层自学习可拓控制结构。
    该文在上述研究的基础上,提出了一种改进的可拓控制算法,并对其进行仿真研究。研究结果表明,其算法具有简单、快速等优点。

1 可拓控制器
   
可拓控制方法是将可拓集合论的研究事物的转化关系理论与方法应用到控制问题研究上,通过将不合格范围内的控制变量转化到合格范围内,从而使控制效果从不满意转化到满意。基于这种思想,建立了如图1所示的可拓控制器的结构框图。

    图1所示即为包含上层可拓控制器和基本可拓控制器的双层自学习可拓控制器的结构图。由图可知,特征量选取,特征模式划分,关联度计算,测度模式划分,控制输出5部分组成了下层的基本可拓控制器,其主要完成基本的控制功能。上层可拓控制器主要依靠人们的经验和知识对参数进行整定,作为基本可拓控制器的补充和完善,完成对基本控制的优化,保证良好的控制效果,同时反映可拓控制所强调的矛盾转化问题。
1.1 可拓控制的基本概念
   
首先介绍与可拓控制相关的基本概念:
    (1)特征量:表征系统运动状态的变量,记为C;
    (2)特征状态:由特征量C描述的系统状态,记为S;
    (3)经典域:由控制指标决定的系统特征状态的取值范围;
    (4)可拓域:控制器输出随系统特征状态可调整到合格范围内的特征状态的取值范围;
    (5)非域:系统输出不能被调整到合格范围内的特征状态的取值范围;
    (6)可拓集合:可拓域内建立的关于特征状态的集合;
    (7)特征状态关联度:当前的特征状态与系统控制目标可拓集合之间的关系,记为K(s)。
    将其分为K(s)≤一1,一1≤K(s)    (8)特征模式:由特征量表示系统运动状态的典型模式,记为:φi=fi(C1,C2,…,Cn),i=1,2,…,r。其中:φ表示第i个特征模式;fi表示关于φi,的模式划分;

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