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首页非正则分布参数系统D型学习律的迭代控制与收敛分析
本文主要探讨了一类非正则分布参数系统的迭代学习控制问题,这些系统由抛物型偏微分方程构成。在非正则系统的研究背景下,作者引入了D型学习律作为设计工具。D型学习律是一种在自适应控制理论中广泛应用的学习策略,它强调通过不断迭代和调整控制器参数来优化系统性能。 在研究过程中,作者首先分析了非正则分布参数系统的特性,这些特性可能包括系统的动态行为、不确定性以及对传统控制方法的不规则响应。基于这些特性,作者设计了一种迭代学习控制律,旨在解决由于参数分布的不规则性导致的控制挑战。 接着,作者利用压缩映射原理,这是一种数学工具,用于研究动态系统的稳定性和收敛性。通过这个原理,作者建立了关于输出跟踪误差在\(L^2\)范数意义下的收敛性理论框架。\(L^2\)范数是衡量函数在整个定义域上的平方积分,对于控制系统中的性能评估非常重要,因为它考虑了全局的性能而非局部特征。 文章的关键贡献在于证明了在使用D型学习律构建的迭代学习控制律下,输出跟踪误差沿着迭代轴方向在\(L^2\)范数下是收敛的。这表明随着迭代次数的增加,系统的性能会逐渐接近理想状态,即跟踪目标输出的能力增强。 最后,通过仿真算例,作者验证了理论分析的有效性,展示了提出的控制律在实际应用中的优越性能。这进一步证实了非正则分布参数系统可以通过迭代学习控制得到有效管理,即使在复杂的动态环境中也能实现稳定的输出跟踪。 本文深入探讨了非正则分布参数系统在迭代学习控制中的应用,为这类系统的控制设计提供了一种新的方法论,并为理论研究和实际工程应用提供了有价值的指导。
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第 31 卷 第 1 期
Vol. 31 No. 1
控 制 与 决 策
Control and Decision
2016 年 1 月
Jan. 2016
非正则分布参数系统的迭代学习控制
文章编号: 1001-0920 (2016) 01-0114-09 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1372
傅 勤
(苏州科技学院 数理学院,江苏 苏州 215009)
摘 要: 针对一类非正则分布参数系统的迭代学习控制问题进行讨论, 该类分布参数系统由抛物型偏微分方程构成.
基于非正则系统的特点, 使用 D 型学习律构建得到迭代学习控制律, 并基于压缩映射原理, 证明得到输出跟踪误差
在 𝐿
2
范数意义下沿迭代轴方向的收敛性结论. 仿真算例表明了所提出结论的有效性.
关键词: 非正则;D 型学习律;迭代学习控制;抛物型分布参数系统
中图分类号: TP13 文献标志码: A
Iterative learning control for irregular distributed parameter systems
FU Qin
(School of Mathematics and Physics,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China. E-mail:
fuqin925@sina.com)
Abstract: The problem of iterative learning control for a class of irregular distributed parameter systems is considered.
The considered distributed parameter systems are composed of parabolic partial differential equations. According to the
characteristics of the irregular systems, iterative learning control laws are proposed for such irregular distributed parameter
systems by using the D-type learning scheme. Convergence of the output tracking errors in 𝐿
2
norm along the iteration axis
is proved based on the contraction mapping method. A simulation example shows the feasibility and effectiveness of the
obtained conclusion.
Keywords: irregular;D-type learning law;iterative learning control;parabolic distributed parameter systems
0 引引引 言言言
自 Arimoto 等
[1]
于 1984 年首次提出完整的控制
算法后, 迭代学习控制设计便成为近年来自动控制
领域研究的热点问题, 并引起人们的广泛关注. 针对
需要跟踪的理想输出, 迭代学习控制设计的基本思想
是: 在重复受控的有限时间段内, 结合系统所满足的
性质, 使用合适的学习律, 通过反复迭代, 不断地修正
输出跟踪误差, 并最终使得系统的输出完全跟踪给定
的理想输出. 在迭代学习的控制设计过程中, 采用较
多的是两类学习律: D 型学习律
[1-3]
和 P 型学习律
[4-6]
.
由偏微分方程, 或偏微分-积分方程, 或偏微分方
程与常微分方程耦合的方程描述的控制系统称为分
布参数系统. 许多实际问题都可以用分布参数系统模
型刻画
[7]
, 如弹性振动系统的控制、温度场的控制、核
反应堆的控制、带柔性连杆的机器人等. 近年来, 有关
分布参数系统的研究工作已取得了许多成果
[8-10]
. 由
于分布参数系统变量涉及到无穷维函数空间, 至今,
就迭代学习控制而言, 尽管其在由常微分方程描述的
集中参数系统中的研究成果已很多, 但在分布参数系
统中的研究成果并不多. 文献 [7,11-13] 研究了抛物型
分布参数系统的迭代学习控制问题; 文献 [14] 针对一
类一阶双曲型分布参数系统, 构建得到了迭代学习控
制器; 文献 [15] 利用 P 型学习律, 对一类二阶双曲型
分布参数系统进行了迭代学习控制设计. 上述工作针
对的均为正则系统 (系统的输入、输出有直输通道),
并采用了适合正则系统的 P 型学习律进行控制设计.
至今, 针对分布参数系统的迭代学习控制设计涉及的
多为正则系统. 文献 [16] 利用算子半群理论, 借助于
D 型学习律, 对一类非正则 (系统的输入、输出无直输
通道) 抛物型分布参数系统进行了迭代学习控制设
计, 然而这类借助于算子半群理论为工具的方法所获
得的结论有一个共同的不足之处就是在具体应用中
收稿日期: 2014-09-03;修回日期: 2014-11-26.
基金项目: 国家自然科学基金项目(11371013).
作者简介: 傅勤(1962−), 男, 副教授, 博士, 从事分散控制、非线性系统鲁棒控制、迭代学习控制等研究.
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