[发明专利]一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统

说明书

本发明涉及自适应控制技术领域，尤指一种通过对前馈数据进行的实时处理，构成动态前馈—反馈控制系统的一种基于动态反馈‑前馈的自适应控制系统；主要是通过对前馈数据进行的实时处理，构成动态的反馈—前馈控制系统，利用反馈控制系统的输出作为前馈控制系统的基本组成，将反馈控制时的控制信息作为前馈数据的输入，经过自适应前馈控制方法的处理后,再作为前馈控制的输入，不需要利用实验仪器设备对干扰信号进行测量，只需要利用反馈控制时的控制信息作为前馈数据，通过本发明对前馈数据进行处理，就能够自动抑制外部扰动对系统的干扰，既能对干扰进行及时的粗调，减小系统的负担，也能降低前馈控制模型的精度要求，提高控制品质，使系统达到动态稳定。

技术领域

本发明涉及自适应控制技术领域，尤指一种通过对前馈数据进行的实时处理，构成一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统。

背景技术

自适应控制系统最早在航空方面首先得到了应用,随着计算机技术的发展和理论的不断完善，自适应控制技术的推广应用将不断发展，这种控制技术不但用于各工业部门，例如在航海方面，在化工过程、钢铁和冶金工业方面，在电力拖动方面，近年来还推广应用于非工业部门，例如生物医学部门，但就现有的关于应用方面的报导来看，自适应控制技术主要用于过程较慢的系统和特性变化速度不很快的对象。

一般来说，控制系统可分为反馈控制系统和前馈控制系统。其中，反馈控制系统是根据系统输出变化的信息来进行控制，通过比较被控系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能；前馈控制系统是利用输入或扰动信号来进行控制，控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响；然而从原理上讲，反馈控制系统是滞后的,只有在被控系统受到扰动并产生偏差之后，才会进行响应和动作。从发现偏差到采取更正措施之间存在的时间延迟，决定了控制系统的带宽，而对于带宽外的偏差，不能进行有效的补偿。前馈控制系统是超前的，理论上其带宽可以是无穷大，但在实际应用中，一是导致偏差的扰动来源并不能完全获得，二是扰动与偏差的对应关系取决于被控系统状态，并不是恒定不变的，这导致控制系统的精度相对较差；虽然专利号为200410036850.3,名称为基于状态的自适应反馈/前馈PID控制器中公开了一种自适应控制器，主是通过在控制器里设置误差产生器，用以分析输出数据，将误差与参数值关联，然后通过参数内插件进行相应的自适应，用以更新控制器数据，用以响应自适应周期结束时的自适应参数，该控制方法显得粗糙而复杂，而且实时自适应精度不高。

发明内容

为了弥补现有技术中单独的反馈控制系统和前馈控制系统控制的局限性，本发明旨在提供一种将前馈与反馈结合起来的控制方法，尤指一种通过对前馈数据进行的实时处理，构成动态反馈—前馈控制系统，使得系统能够自动及时的适应外部扰动的影响，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对受控变量最终检验的长处，能适用于大动态范围条件下实现自动过程控制的、有较大应用前景的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统,所述的控制系统主要包括反馈控制器和前馈控制器，其中反馈控制器可采用标准的PID控制器，所述的前馈控制器主要包括数据对齐模块、数据迭代模块、数据平均模块和数据滤波抑制模块。

所述的数据对齐模块负责将每一个周期中反馈控制器和前馈控制器中的对应控制数据以及迭代时的前馈数据进行一一对齐。

所述的数据迭代模块是对前馈数据进行迭代运算，对齐后的多个周期中相应点的前馈数据进行迭代运算，以获得被控系统状态变化趋势。

所述的数据平均模块负责将迭代后的前馈数据进行平均运算，使前馈数据的值更逼近系统所需，更有效的消除外部扰动，减少反馈控制的控制负担，实现系统的稳定。

所述的数据滤波抑制模块是通过滤波网络将输入的前馈数据进行滤波处理，实现前馈数据在迭代过程中可能产生的振荡和不稳定性的抑制。