matlab负载模拟加载系统的建模与控制设计(3)
经典控制理论[8]
源于上世纪二十年代，以单变量线性定常系统为主要研究对象，
采用基于工作点附近的增量线性化模型来对系统进行分析与综合;以频率法作为研究
控制系统动态特性的主要方法;以各种图表，如 Nichles 图、Bode 图、Nyquist 曲线、
根轨迹表等作为系统分析和综合的主要工具;控制器的形式主要为滞后/超前网络和
PID 控制等，也即是偏差、偏差的积分和偏差的微分的线性定常组合方式。
经典方法难于协调快速性和稳定性之间的矛盾，在具有参数变化和外干扰的情况
下，鲁棒性也不够好。随着对性能要求的提高，人们吸取自适应控制和智能控制的基
本思想，并利用计算机的优势，对传统控制进行改造，形成智能PID 控制、自适应 PID
控制、模糊PID、自调整PID 等。
1.2.2 自适应控制理论在液压伺服控制系统中的发展及应用
当对被控对象的本身特性及其外部环境了解不多，或者它们在正常运行中有变化
时，如何设计出一个高性能的控制系统，它能根据对象实际运行情况自动调节控制策
略，以实现人们所期望的结果，这就是自适应控制[9]
的目的。 本科毕业设计说明书（论文）第 4页 共 33 页
对自适应控制的定义，历来有不同的看法。1973 年，美国电工和电子工程师学会
(IEEE)控制系统协会提出对自适应控制的定义是:“如果对过程进行有效控制时的先
验不确定性的缩小，是通过不断观测和积累被控过程的输入输出的信息而完成的，我
们就称此控制过程为‘自组织的’” 。
奥斯特隆姆认为“自适应控制系统是一种特殊形式的非线性控制”。
(1)自适应控制主要针对不确定对象，尤其是时变、非线性和随机系统，然而非
线性随机系统自适应控制在理论上很难得到一般解，在这种情况下寻找一种普遍能用
的方法是困难酌，只能根据某一具体对象，设计一个具体自适应控制系统。
(2) 对于参数未知的定常系统，若用PDI 调节器，只需调P、I、D 三个参数，而
自适应控制系统设计需要调节的参数一般也需要3~4个以上，而且没有 PDI 三个参数
好调。
(3) 起动过程或过渡过程阶段的控制问题，一是参数估计收敛问题，二是动态性
能指标设计不满足要求。对于参数估计，目前从理论上证明的都是在理想情况下，随
时间趋于无穷而渐进收敛，这在实际工程应用中的价值就很有限。
(4) 控制精度与参数估计的矛盾，要求控制精度高，而现有的参数估计是在充分
激励条件下进行的。
(5) 现存建模理论，收敛证明都在认为最高阶数已知，可现实是末建模高频存在，
工程上需要低阶控制器，解决高阶被控对象问题。
(6) 测量精度与测量“野值”处理，对PID 来说，测量野值只影响一次控制，而
自适应却影响控制器参数，所以破坏力更大。
(7) 某些工业对象，除白噪声外，还存在常值干扰和周期性干扰，这些都会使参
数估计与控制品质受到破坏性影响。
(8) 由于自适应控制算法计算工作量大，而液压伺服系统响应很快，采样周期常
在几个毫秒以下，这个矛盾是限制自适应控制在液压伺服系统中应用的一个重要因素。
从工程应用的观点，现有自适应控制的方法可分为两类：一类要求在线辨识，需
要控制信号的频率成分相当丰富，以满足持续激励的条件，这类方法以自校正为代表;
一类不要在线辨识，需要对被控对象具有较多的验前知识，以确定自适应律，这类方