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基于支持向量机的非线性内模解耦控制

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基于支持向量机的非线性内模解耦控制

宋夫华;郑恩辉

【摘 要】针对非线性内模控制在应用于多变量系统时逆模型难以建立的问题,提出了支持向量机α阶逆系统的内模解耦控制方法.该方法利用支持向量机辨识非线性系统的逆模型,并将其串连在原系统之前,运用逆系统方法的思想,将一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统通过反馈线性化解耦成多个相互独立的单输入单输出的伪线性复合子系统.对求得的伪线性系统采用内模控制方法进行控制.仿真试验表明该方法不需要系统精确的数学模型,较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好,设计简单,跟踪精度高,是解决多变量非线性系统控制的一种可行的理论方法. 【期刊名称】《控制理论与应用》 【年(卷),期】2008(025)006 【总页数】6页(P1067-1071,1076)

【关键词】支持向量机;非线性内模控制;逆系统方法;解耦;鲁棒稳定性 【作 者】宋夫华;郑恩辉

【作者单位】中国计量学院,机电工程学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,机电工程学院,浙江,杭州,310018 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术

第 2 5 卷第 6 期 20 0 8 年 1 2 月 控制 理 论 与 应 用 Co n tr ol T h e o r y & A p plic ati o n s Vol.2 5 N o.6 D e c.2 0 0 8文章编号: 10 00 - 8 15 2(2 00

8)06- 1 0 6 7 - 0 5基 于 支 持 向 量 机 的 非 线 性 内 模 解 耦 控 制宋夫华, 郑 恩 辉(中国计量学院 机电工 程学院, 浙江 杭州 31 0018)摘要: 针对 非线性内模控制在应用 于多变量系统 时逆模型难 以建 立 的问题, 提出了支持向 量机 a 阶逆系统的内模 解耦控制 方 法 . 该方 法利用 支持向量机辨 识非线性系统 的逆模型, 并将其串连 在原系 统之 前, 运用 逆系统方 法的 思 想,将 一 个多变量 、 非线性 、 强耦合的复杂系统通 过反馈线性化解耦成多个相 互 独 立 的单输 入 单输出的伪线性 复合子系 统. 对求 得 的伪线性系 统采用 内模控制方 法 进 行控 制 . 仿真 试验 表 明 该 方法 不需 要系统精确的数学模 型, 较一般的逆系统方法鲁棒稳定性好, 设计简单, 跟 踪精度高, 是解 决多变量 非线性系统控制的种 可 行的 理 论方 法.关键词: 支持向量机; 非线性内模控制; 逆系统方法; 解耦; 鲁棒稳定性中图 分类号: I P 2 73文献标 识 码: AN o n li n e a r i n t e r n al - m o d el c o n t r ol b a s e d o n s u p p o r t v e c t o r m a c hi n e SO N G F u - h u a , Z H E N G E n - h u i (C o l l e g e o f M e c h a t r o ni c s E n gi n e e r i n g , C h i n a Jili a ng U n i v e r sity H a n g z h o u Z h e jia n g 3 1 0 0 1 8 , C hi n a)A b s t r a c t : T o d e al w ith th e di f f i c ultie s o f i n v e r s e m o d e l i n g i n th e n o n l i n e a r m u lti - v a r i a ble i n t e r n al - m o d el c o n t r o l , w e pr o p o s e a n e w i n t e m al - m o d el c o n t r o l m e th o d b a s e d o n th e s u p p o rt v e c t o r m a c hi n e - o r d e r i n v e r s e s y st e m m e th o d.t his me th o d u s e s s u p p o rt v e c t o r m a c hi n e t o id e n t ify th e i n v e r s e m o d el o f th e s y s t e m a n d th e n c a s c a d e s th e - o r d e r i n v e r s e mo d el w ith th e o r i gi n al s y s t e m t o d e c o u ple th e m u lti - v a r i a bl e , n o n l i n e a r a n d s t r o n g c o u pli n g s y s t e m i n t o s e v e r al c o m p o site ps e u d o - li n e a r s u b s y s t e m s.T h e i n t e m al - m o d el c o n t r o

l m e th o d i s a p p l i e d t o th e p s e u d o -li n e a r s u b s y s t e m s.S i m u l a t i o n re s u lts s h o w th a t th e c o m bi n e d m e th o d d o e s n o t r e q u i r e a n a c c u r a t e m a th e m a t i c al m o d el a n d h a s th e c h a r a c t e ristic s o f be tt e r r o b u s t n e s s st a bility , e a si e r a p p l i c a t i o n a n d hig h e r tr a c ki n g a c c u r a cy.It is r e ally o n e of th e a v ail abl e m eth o d s fo rd e sig n i n g m u lti - v a r i a ble n o n l i n e a r s y st e m s.Ke y w o r d s : s u p p o rt v e c t o r m a c hi n e ; n o n li n e a r i n t e m al m o d el c o n tr o l; i n v e r s e s y s t e m m e th o d ; d e c o u ple; r o b u s t s t a biliry1引 r a (I n tr o d u c ti o n)近年 来 逆 系 统 方 法 已 在般 形 式 的 非 线 性 系 统上 建 立 起 比 较 完 整 的 设 计 理 论[- “3】. 虽 然 逆 系 统 方 法具 有 直 观 、 易 于 理 解 的 优 点, 但 它 是 基 于 模 型 的 控制, 要 求 被 控 对 象 具 有精确 的 数 学 模 型 解 析式 . 这对复 杂 多 样 的 非 线 性 系 统 往 往 是 很 困 难 的 , 从 逆 系 统 方 法 的 控 制 原 理 可 以 看 出 , 逆 系 统 方 法 对 模 型 失 配的 鲁棒 性 不 尽 人 意, 而 且 很 多情 况 下, 直 接 逆 控制器 不 可 物 理 实 现 , 因 此 有 必 要 将 其 它 方 法 与 逆 系 统方 法 相 结 合 以补 偿 逆 系 统 方 法 在 抗 干 扰 性 能 和 控 制鲁棒 性 方 面 的 不 足 .在 控 制 系 统 的 文 献 中, 针 对 非线 性 对 象 的 不 确 定 性 和 抗 干 扰 性 能 已 经 提 出 了 好 多 控 制 方 法 . 非 线 性 内 模 控 制 (i nt e r n al m o d el c o ntr ol , I M C) 就 是 其 中 的 一种 . I M C 由 于 对 干 扰 和 模 型 失 配 都 具 有 良好 的 鲁 棒收稿 日期:2006- 1 0 - 2 9 ; 收修改稿日期:2 0 07 - 06- 1 8 基金项 目: 浙 江 省自然 科学 基 金资助 项 目( Y 1 0 80 95 0).性, 因 而 在 工 业 控 制 中 得 到 了 广 泛 应 用【 4 ~ 8】, 众 所 周 知 ,耦 合 问 题 在 多 变 量 系 统 中 广 泛 存 在, 这 使I M C 应用 到 M I M O 系 统 中 要 比 应 用 到S IS O 系 统 中 要 复杂 的多 , 以 上 两 方 法 的 关 键均 是对 象逆 模

基于支持向量机的非线性内模解耦控制

基于支持向量机的非线性内模解耦控制宋夫华;郑恩辉【摘要】针对非线性内模控制在应用于多变量系统时逆模型难以建立的问题,提出了支持向量机α阶逆系统的内模解耦控制方法.该方法利用支持向量机辨识非线性系统的逆模型,并将其串连在原系统之前,运用逆系统方法的思想,将一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统通过反馈线性化解耦成多个相互独立的单输入单输出的伪线性
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