内环是由受控过程和调节器构成的常规反馈回路.docVIP

内环是由受控过程和调节器构成的常规反馈回路。该调节器的参数由外环以这样一种方式加以调整：其目标是使过程输出y与模型输出ym之间的误差e变小。因此，外环也是调节器回路。关键问题是要确定调整机构，以便获得一个使得误差趋于零的稳定系统。这个问题是非平凡的。称之为MIT规则的如下参数调整机构用于初期的MRAS中： d/dt=-e(e/) (42.1) 式中e表示模型误差，向量e/的各元是相对于各可调参数的误差敏感度导数。敏感度导数的近似值可由一个线性系统的输出获得，该线性系统由过程的输入与输出所驱动。参数决定了自适应的速度。 对MIT规则可做出如下解释：假定参数比系统其他变量变化慢得多。为了使平方误差减小，看来较合理的办法是按e2的负梯度方向改变参数值。 由式（42.1）所描述的参数调整机构可看作是由一个线性滤波器、一个乘法器和一个积分器构成。该线性滤波器的作用是由过程的输入输出来计算敏感度导数。然后通过第二个乘法器将参数引入控制规律。这是很多自适应方案常用的组成部分。为强调这一机构在图42.3中重绘了其方框图，称之为误差模型。应注意，MRAS尽力调整参数，为的是将误差e与敏感度导数之间的关联变为零。 自整定调节器（STRs） 至此所讨论的方案都是所谓直接方法，因为调节规则直接指明了应如何更新调节器的参数。如果要更新的是过程参数并且调节器的参数要通过求解设计问题才能得出，那么将会获得不同的自适应方案。图42.4所示即为一个这样的系统。自适应调节器视为由内外环两个回路构成。内环包括受控过程和常规的线性反馈调节器。其调节器参数由外环来调整。而外环由一个递推参数估计器和一个设计计算环节构成。为了获得良好的估计结果，也可能有必要引入摄动信号。为使框图保持简洁起见，这一功能并未在图42.4中示出。要注意的是，该系统可视为一个过程建模和设计的自动系统。其中过程模型和控制设计在每一采样周期内进行更新。这种结构的控制器就称之为自整定调节器（STR），其目的是为了强调该控制器能够自动整定其参数以便获得期望的闭环系统特性。 在方框图42.4中标有“设计环节”的部分，表示在线对参数已知系统进行求解的设计问题。这是一个基础性的设计问题。这样的问题与大多数自适应控制方案有关，但往往不是以直接方式提出来。为了对自适应控制方案进行评价，找出其基础性设计问题经常都是很有用的。因为当参数精确已知时，基础性设计问题能给出理想条件下的系统性能。 就基础设计问题和估计方法的选择而言，STR方案具有很大的灵活性。已经对很多不同的联合方案进行过探索。图42.4所示的自整定中，调节器参数是通过设计计算而间接加以更新的。有时可对过程重新参数化，以便能够用调节器参数将模型表示出来。因为消除了设计计算，这样一来就大大简化了算法。图42.4中标有“设计环节”的方框不再出现，调节器参数可以直接更新。