什么是自校正调节器?

[拼音]：zijiaozheng tiaojieqi

[外文]：self-tuning regutator

利用实时辨识技术（见系统辨识）自动校正系统特性的适应控制系统。自校正调节器具有对系统或控制器参数进行在线估计的能力，可通过实时地识别系统和环境的变化来相应地自动修改参数，使闭环控制系统达到期望的性能指标或控制目标，有一定的适应性。

在经典控制理论和最优控制理论中，控制器的设计方法是建立在系统数学模型不变或事先已知的基础上的。但很多实际系统的数学模型是无法确切了解的，并且随着环境变化系统特性也在改变。因此，通常的非适应控制技术不能在线建立数学模型，也不能实时调整系统的参数。为了克服通常的控制技术的这些缺点，R.卡尔曼于1958年提出自校正调节器的设想。但由于当时适应控制理论尚未充分发展,又缺乏适用的计算机,卡尔曼的设想未能得到进一步的发展,更未能付诸实施。1970年,V.彼特卡把自校正调节器的理论研究推广到随机情况。其后，随着随机控制理论、系统辨识理论和计算机技术的发展，自校正调节器的研究和应用迅速发展起来。1973年K.J.阿斯特勒姆和B.维滕马克提出一种简易可行的自校正调节器实现方案,引起广泛重视。在这个方案中,用一个表示输入输出关系的线性差分方程（可以包含干扰项）作为系统的预测数学模型（称为可控自回归滑动平均模型，缩写为CARMA）,用递推最小二乘法在线估计模型的参数，直接得到一个输出方差最小的自校正调节器（见图）。这种方案中系统的组成结构简单，容易实现，并易于在工业过程控制中推广。它的缺点是对于非最小相位系统控制过程可能发散。1975年，D.W.克拉克和P.J.高思罗普又提出广义输出最小方差的自校正调节器方案，不但能限制控制输入的幅度，还能限制输出与设定值之间的误差，能同时用于最小相位系统和非最小相位系统。1979年P.E.韦尔斯泰德等人提出具有零极点配置功能的自校正调节器，能够在线整定系统或控制器的参数，使闭环系统的零点和极点配置到指定部位上去。随后，针对各种不同性质的系统（多变量系统、非线性系统、分布参数系统、时变系统和连续系统等）提出了相应的自校正调节器方案。此外，还出现了一些专用性的自校正调节器,如自校正LQG（线性二次高斯）调节器，自校正 PID（比例积分微分）调节器等。

在工作原理上，自校正调节器是以分离原理为依据的，把参数的估计和控制律的计算分开进行。参数估计采用递推方法，计算量较小，易于用计算机实现。自校正调节器已在不少工程技术领域（如造纸、化工、冶金、水泥、热力、船舶和飞机的自动驾驶装置、机械手等）中被采用，取得了较好效果。

参考书目

C.J.Harris and A.Billings,ed.,Self-Tuning and Adaptive Control: Theory and Applications，Peter Peregrinus Ltd.,Stevenage,UK,1981.袁著祉著：《现代控制理论在工程中的应用》，科学出版社，北京，1985。