一類非線性系統(tǒng)基于SVR的魯棒自適應(yīng)控制
關(guān)鍵字:應(yīng)用
劉毅男,張 超
(第二炮兵工程大學(xué)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(tǒng)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(tǒng)基于支持向量回歸(SupportVectorRegression,SVR)的魯棒自適應(yīng)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(gòu)建自適應(yīng)逆誤差補償環(huán)節(jié),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(tǒng)性能的不良影響,使得系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確的跟蹤參考模型輸出。導(dǎo)出了支持向量回歸的權(quán)值自適應(yīng)調(diào)整率,并利用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)閉環(huán)漸近穩(wěn)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(guān) 鍵 詞:支持向量回歸;自適應(yīng)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(tài)逆控制方法,通過非線性反饋或動態(tài)補償將非線性系統(tǒng)變化為線性系統(tǒng),實現(xiàn)系統(tǒng)的“反饋線性化”,將控制問題簡化[1]。但傳統(tǒng)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(fù)雜非線性系統(tǒng)的不確定問題時存在一定困難。
針對這一問題,許多學(xué)者在逆控制研究中引入智能控制理論,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近原系統(tǒng)的逆系統(tǒng),補償逆誤差,取得了許多有意義的研究成果[2-5]。但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身存在的局部極小值、過學(xué)習(xí)、過于依賴經(jīng)驗等不足,在一定程度上限制了其應(yīng)用[6]。Vapnik[7]提出的支持向量機(SupportVectorMachine,SVM)克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)的應(yīng)用作了有益的嘗試,文獻[12-15]對基于SVM的控制方法及應(yīng)用進行了研究,但對系統(tǒng)精確模型仍存在一定程度的依賴,同時,關(guān)于參數(shù)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(tǒng)逆模型的同時,引入SVR在線自適應(yīng)調(diào)節(jié)消除逆誤差,并證明了系統(tǒng)閉環(huán)漸近穩(wěn)定,通過對典型系統(tǒng)的仿真分析表明,設(shè)計控制器控制效能較高,且具有一定的魯棒性。
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