Адаптивное управление

Адаптивное управление — совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры регулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подобные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления.

Классификация адаптивных систем 
По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:
 самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора)
 самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).
По способу изучения объекта системы делятся на
 поисковые
 беспоисковые.
В первой группе особенно известны экстремальные системы, целью управления которых является поддержание
системы в точке экстремума статических характеристик объекта. В таких системах для определения
управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется
поисковый сигнал.
Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки
параметров регулятора делятся на
 системы с эталонной моделью (ЭМ)
 системы с идентификатором, в литературе иногда называют, как системы с настраиваемой моделью (НМ).

Адаптивные системы с ЭМ содержат динамическую модель системы, обладающую требуемым качеством.
Адаптивные системы с идентификатором делятся по способу управления на
 прямой
 косвенный (непрямой).

При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после
чего на основании полученных оценок определяются требуемые значения параметров регулятора и
производится их подстройка. При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров
объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта.
По способу достижения эффекта самонастройки системы с моделью делятся на
 системы с сигнальной (пассивной) адаптацией
 системы с параметрической (активной) адаптацией
системы с алгоритмической адаптацией
системы со структурной адаптацией. 

В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов. Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации называют комбинированными.

При использовании сигнальных воздействий на вход системы подаётся специально организованное внешнее идентифицирующее воздействие, например, в виде изменения задания регулятору. 

Параметрическое воздействие состоит в изменении параметров настройки регулятора.

Понятие систем с адаптивным управлением (система с переменной структурой) 
Большие дополнительные возможности совершенствования  процессов управления позволяют осуществлять нелинейный контроль за функционированием объекта путем изменения структуры управляющего устройства в зависимости от размеров и знаков входных значений, поступающих в управляющее устройство от измерительного устройства. При этом могут быть использованы комбинации линейных регулирующих законов. Например, если известно, что с законом регулирования происходит быстрое изменение начальной настройки, но с большими последующими колебаниями, а при другом линейном законе регулирования – медленное изменение, но плавный подход к новому установившемуся режиму, то можно, включив сначала первый закон, переключить затем систему на второй закон в некоторой точке А, когда отклонение у достигнет определенного значения уа. В результате процесс регулирования изобразится кривой, объединяющей оба качества - быстроту и плавность процесса. Используя данный подход, мы получаем процесс регулирования без характерных для ПИ- и ПИД-регуляторов колебаний и перерегулирования, при малом времени регулирования.

Применение 
Применяется для управления нелинейной системой, или системой с переменными параметрами.
К примерам таких систем относят, например, асинхронные машины, транспортные средства на магнитной подушке, магнитные подшипники и т.п. Среди механических систем можно назвать инверсный маятник, подъёмно-транспортные машины, роботы, шагающие машины, подводные аппараты, самолеты, ракеты, многие виды управляемого высокоточного оружия и т.п.

См. также 
 Гомеостат
 Адаптация (биология)
 Адаптивная система
 Модель жизнеспособной системы
 Интеллектуальное управление
 Искусственный интеллект

Примечания

Литература 
 Александров А. Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1989. 263 с. ISBN 5-06-000037-0
 Ефимов Д. В., Робастное и адаптивное управление нелинейными колебаниями. — СПб.: Наука, 2005. — 314с. ISBN 5-02-025093-7
 Евланов Л. Г., Самонастраивающаяся система с поиском градиента методом вспомогательного оператора. Изв. АН СССР, ОТН, «Техническая кибернетика», 1963, № 1.
 Тюкин И. Ю., Терехов В. А., Адаптация в нелинейных динамических системах, (Серия: Синергетика: от прошлого к будущему), Санкт-Петербург: ЛКИ, 2008. - 384 с. ISBN 978-5-382-00487-7
 K. J. Astrom and B. Wittenmark, Adaptive Control, Addison-Wesley, 1989, 2d ed. 1994.
 Юревич Е. И. Теория автоматического управления. - СПб.: БXB-Петербург, 2007. - 560с.
 Масаев С.Н., Доррер М.Г. Оценка системы управления компанией на основе метода адаптационной корреляции к внешней среде.  // Проблемы управления. №3 за 2010 г. М.: ИПУ РАН, 2010 г. с. 45 – 50.

Ссылки 
 
 Dumont, Huzmezan: Concepts, methods and techniques in adaptive control (2002)
 Shankar Sastry and Marc Bodson, Adaptive Control: Stability, Convergence, and Robustness, Prentice-Hall, 1989-1994

Адаптивное управление