控制理论的其它分支：最优控制与自适应控制

控制理论的其它分支：最优控制与自适应控制内容摘要：

研究中心 自适应控制 Adaptive Control 北京大学系统与控制研究中心  “自适应 ” (Adaptive)最初来源于生物系统，指生物变更自 己的习性以适应新的环境的一种特征。 人体的体温、血压等系统都是典型的自适应系统；  前苏联学者 Tsypkin在 《 学习系统的理论基础 》 一书中引用了马克 .吐温的一段话来说明自适应：“一只猫在烧热的灶上烫了一次，这只猫再也不敢在灶上坐了，即使这只灶是冷的。 ”说明了自适应过程的机械性；  “自适应控制”这个名词出现在 20世纪 50年代。 “ 大百科 ”中定义：能在系统和环境的信息不完备的情况下改变自身特性来保持良好工作品质的控制系统，称为自适应控制系统。 什么是自适应控制。 北京大学系统与控制研究中心 在反馈控制和最优控制中，都假定被控对象或过程的数学模型是已知的，并且具有线性定常的特性。 实际上在许多工程中，被控对象或过程的数学模型事先是难以确定的，即使在某一条件下被确定了的数学模型，在工况和条件改变了以后，其动态参数乃至于模型的结构仍然经常发生变化。 背景 北京大学系统与控制研究中心 例如： 飞机控制 近地点和高空的空气密度不同，飞机控制特性随高度、 飞行速度的不同而有很大的变化 导弹控制 导弹的质量和重心随燃料的消耗迅速变化 过程控制 连续生产化工设备参数随着环境温度和输入输出流量而改变；锅炉机组过热蒸气温度的动态参数随着负荷变化而变化 电力拖动 造纸：卷纸筒惯性变化，为保持纸张力不变，马达的转矩需改变 船舶的航线控制 传递函数的动态参数随着船载、速度、吃水深度和环境（即波浪、风速、海潮等）的变化而变化 北京大学系统与控制研究中心 在发生这些问题时，常规控制器不可能得到很好的控制品质。 为此，需要设计一种特殊的控制系统，它能够自动地补偿在模型阶次、参数和输入信号方面非预知的变化，这就是自适应控制。 而自适应控制器的特点就是它能修正自己的特性以响应过程和扰动的动力学特性变化。 自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统，这里所谓的 “ 不确定性 ” 是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。 自适应控制 和系统辨识是分不开的。 北京大学系统与控制研究中心 自适应系统的原理框图 自适应系统主要由控制器 、 被控对象 、 自适应器及反馈控制回路和自适应回路组成。 控制器 被控对象 自适应器 参考输入 r(t) 控制量 u(t) 干扰 v(t) 输出量 y(t) 北京大学系统与控制研究中心 与常规反馈控制系统比较，自适应控制系统有三个显著特点： 控制器可调 相对于常规反馈控制器固定的结构和参数，自适应控制系统的控制器在控制的过程中。