[发明专利]基于跟踪微分器的非线性PID自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于跟踪微分器的非线性PID自适应控制方法。

背景技术

针对非线性系统不确定性的控制问题，采用神经网络与多模型相结合的自适应控制方法，实现了一类渐近稳定的非线性控制；提出了基于广义预测自适应控制方法来实现零动态不稳定的非线性控制方法。上述方法的共同特点是：将这类非线性系统表示为高阶非线性项未建模动态和一个线性系统，并假定未建模动态是已知全局有界的；尽管不需要未建模动态全局有界，但未建模动态的变化率需要已知全局有界的情况下，提出了基于多模型与神经网络的多变量非线性的自适应控制方法；针对一类不确定性未建模非线性系统，提出了一种鲁棒自适应控制方法，该方法使用模糊逻辑系统来逼近未建模动态。综上所述，针对非线性不确定系统的自适应控制问题，为了进一步放宽未建模动态的全局有界条件，其控制原理研究一直是一个挑战性的课题。

由于BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部极小点的缺点，而且还需要凭经验确定神经网络结构，因此，基于BP神经网络去逼近系统的未建模动态，会影响未建模动态的估计效果，从而影响其控制效果。此外，针对未建模动态全局有界的局限性，要求系统的未建模动态在线性增长情况下，根据自适应模糊神经推理系统提出的单调、连续并且可逆的一一映射相结合的方式来估计未建模动态，提出了基于未建模动态补偿的一类SISO零动态不稳定非线性系统的自适应切换控制方法。该方法淡化了未建模动态全局有界条件的局限性，但其要求的条件仅局限于线性增长的未建模动态，而且使用模糊神经网络推论系统和一一映射相结合的方法来估计未建模动态，其计算量大。

发明内容

本发明的目的之一是为了有效淡化上述未建模动态全局有界和线性增长的局限性，提出了一种不依赖于对象模型的基于跟踪微分器的非线性PID自适应控制方法。

一种基于跟踪微分器的非线性PID自适应控制方法，所述非线性PID控制包括两个跟踪微分器TD及NLPID控制器，步骤包括：

S1、参考信号有界|v(k)|≤r；则有y^(k)=rsign[y(k)],|y(k)|≥ry(k),|y(k)|<r;]]>

S2、对参考信号和状态输出分别实现过渡过程，TD产生两个输出信号，其中一个输出是跟踪输入信号TD₁，另一个输出是输入信号的导数TD₂，TD₁的模型如下：