无模型自适应控制python代码
时间: 2023-10-15 19:07:23 浏览: 55
无模型自适应控制(Model-Free Adaptive Control,MFAC)是一种控制方法,它可以在没有系统模型的情况下实现自适应控制。下面给出一个Python实现的MFAC的代码示例:
```python
import numpy as np
class MFAC:
def __init__(self, n, m, p, q, gamma, k):
"""
初始化MFAC控制器
:param n: 状态变量的维数
:param m: 控制变量的维数
:param p: 输入变量的维数
:param q: 输出变量的维数
:param gamma: 学习速率
:param k: 控制增益
"""
self.n = n
self.m = m
self.p = p
self.q = q
self.gamma = gamma
self.k = k
self.theta = np.zeros((n, m))
self.phi = np.zeros((p, n))
self.psi = np.zeros((q, m))
def control(self, y, r, u=None, x=None):
"""
执行MFAC控制器
:param y: 输出变量
:param r: 参考输入变量
:param u: 控制变量
:param x: 状态变量
:return: 控制变量
"""
if x is None:
x = np.zeros(n)
if u is None:
u = np.zeros(m)
# 计算误差
e = r - np.dot(self.psi.T, u) - np.dot(self.phi.T, x)
# 更新参数
theta_dot = self.gamma * np.outer(e, u)
phi_dot = self.gamma * np.outer(e, x)
psi_dot = self.gamma * np.outer(y, u)
self.theta += theta_dot
self.phi += phi_dot
self.psi += psi_dot
# 计算控制变量
u = np.dot(self.theta.T, u) + np.dot(self.phi.T, x) + self.k * e
return u
```
下面是一个MFAC控制器的示例使用:
```python
# 定义系统状态
n = 2
# 定义控制变量
m = 1
# 定义输入变量
p = 1
# 定义输出变量
q = 1
# 定义学习速率
gamma = 0.01
# 定义控制增益
k = 1.0
# 初始化MFAC控制器
mfac = MFAC(n, m, p, q, gamma, k)
# 定义参考输入变量
r = 1.0
# 定义系统初始状态
x = np.zeros(n)
# 定义控制变量初始值
u = np.zeros(m)
# 循环执行MFAC控制器
for i in range(100):
# 计算系统输出变量
y = np.dot(np.array([[1.0, 2.0], [3.0, 4.0]]), x) + np.array([0.5])
# 执行MFAC控制器
u = mfac.control(y, r, u, x)
# 计算系统状态变量
x = np.dot(np.array([[1.0, 2.0], [3.0, 4.0]]), x) + np.array([[0.1], [0.2]])
print(u)
```
在上面的示例中,我们使用MFAC控制器对一个具有两个状态变量和一个控制变量的系统进行控制。控制器的学习速率为0.01,控制增益为1.0,参考输入变量为1.0。在每次循环中,我们计算系统的输出变量和状态变量,并执行MFAC控制器。最终,我们输出控制变量的值。
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