Adaptiv regulator

En adaptiv regulator är kontrollmetod som används av en styrenhet som måste anpassa sig till ett kontrollerat system med parametrar som varierar eller initialt är osäkra.<ref name=CMP-AC-T-01>{{cite journal|author=Chengyu Cao, Lili Ma, Yunjun Xu|title="Adaptive Control Theory and Applications", Journal of Control Science and Engineering'|volume=2012|issue=1|year=2012|doi=10.1155/2012/827353|pages=1,2|doi-access=free }}</ref> Till skillnad från en PID-regulator kan man säga att den adaptiva regulatorn lär'' sig av indatan hur den bör reagera och reglera.

Parameteruppskattning
Grunden för adaptiv kontroll är parameteruppskattning, som är en gren av systemidentifiering. Vanliga metoder för uppskattning inkluderar rekursiva minsta kvadrater och gradient utjämning. Båda dessa metoder tillhandahåller uppdateringslagar som används för att ändra uppskattningar i realtid (dvs. när systemet är i drift). Lyapunov-stabilitet används för att härleda dessa uppdateringslagar och visa konvergenskriterier (vanligtvis ihållande excitation, avslappning av detta tillstånd studeras i Adaptiv kontroll för samtidig inlärning). Projektion och normalisering används ofta för att förbättra robustheten hos uppskattningsalgoritmer.

Klassificering av adaptiva kontrolltekniker
I allmänhet bör man skilja mellan:
 Adaptiv feedforward-kontroll
 Feedback adaptiv kontroll

samt mellan
 Direkta metoder
 Indirekta metoder
 Hybrid metoder

Direkta metoder är sådana där de uppskattade parametrarna är de som används direkt i den adaptiva styrenheten. Däremot är indirekta metoder de där de uppskattade parametrarna används för att beräkna nödvändiga styrparametrar. Hybridmetoder bygger på både uppskattning av parametrar och direkt modifiering av kontrollagen. 

Det finns flera breda kategorier av adaptiv feedbackkontroll (klassificeringen kan variera):

 Dubbla adaptiva styrenheter – baserade på dubbel kontrollteori

	Optimala dubbla styrenheter – svåra att designa

	Suboptimala dubbla styrenheter

 Icke-individuella adaptiva styrenheter

	Adaptiv stolpplacering

	Extremum-sökande styrenheter

	Iterativ inlärningskontroll

	Få schemaläggning

	Modellreferens adaptiva styrenheter (MRAC) - införliva en referensmodell som definierar önskad sluten slingprestanda.

	Mrac:er för gradientoptimering – använd lokal regel för att justera parametrar när prestanda skiljer sig från referens. Ex.: "MIT-regel".

	Stabilitetsoptimerade MRAC:er

	Modellidentifiering adaptiva styrenheter (MIACs) - utför systemidentifiering medan systemet körs

	Försiktiga adaptiva styrenheter - använd nuvarande SI för att ändra kontrollagen, vilket möjliggör SI-osäkerhet

	Säkerhet motsvarande adaptiva styrenheter - ta nuvarande SI för att vara det sanna systemet, anta ingen osäkerhet

	Icke-parametriska adaptiva styrenheter

	Parametriska adaptiva styrenheter

	Adaptiva styrenheter för explicita parametrar

	Adaptiva styrenheter för implicita parametrar

	Flera modeller - Använd ett stort antal modeller, som distribueras i osäkerhetsområdet och baseras på anläggningens och modellernas svar. En modell väljs vid varje ögonblick, som ligger närmast anläggningen enligt något mått.

Vissa speciella ämnen i adaptiv kontroll kan också introduceras:

1.	Adaptiv styrning baserad på processidentifiering med diskret tid

2.	Adaptiv styrning baserad på modellens referenskontrollteknik

3.	Adaptiv styrning baserad på processmodeller med kontinuerlig tid

4.	Adaptiv styrning av multivariabla processer

5.	Adaptiv styrning av olinjära processer

6.	Samtidig inlärning av adaptiv kontroll, som slappnar av tillståndet vid ihållande excitation för parameterkonvergens för en klass av system

På senare tid har adaptiv kontroll slagits samman med intelligenta tekniker som luddiga och neurala nätverk för att få fram nya begrepp som fuzzy adaptiv kontroll.

Program
Vid utformning av adaptiva styrsystem är särskild hänsyn nödvändig när det gäller konvergens- och robusthetsfrågor. Lyapunov-stabilitet används vanligtvis för att härleda kontrollanpassningslagar och visa Självjustering av därefter fasta linjära styrenheter under implementeringsfasen för en driftspunkt;
 Självjustering av därefter fixerade robusta styrenheter under implementeringsfasen för hela spektrumet av driftspunkter;
 Självjustering av fasta styrenheter på begäran om processens beteende förändras på grund av åldrande, drift, slitage etc.;
 Adaptiv styrning av linjära regulatorer för olinjära eller tidsvarierande processer;
 Adaptiv styrning eller självjusterande styrning av olinjära styrenheter för olinjära processer;
 Adaptiv styrning eller självinställande styrning av multivariabla styrenheter för multivariabla processer (MIMO-system).

Vanligtvis anpassar dessa metoder styrenheterna till både processtatiken och dynamiken. I speciella fall kan anpassningen begränsas till det statiska beteendet ensamt, vilket leder till adaptiv kontroll baserad på karakteristiska kurvor för steady-states eller till extremvärdeskontroll, vilket optimerar steady state. Därför finns det flera sätt att tillämpa adaptiva kontrollalgoritmer.

En särskilt framgångsrik tillämpning av adaptiv styrning har varit adaptiv flygkontroll. Detta arbete har fokuserat på att garantera stabilitet i ett modellreferens adaptivt kontrollschema med hjälp av Lyapunov-argument. Flera framgångsrika flygtestdemonstrationer har genomförts, inklusive feltolerant adaptiv kontroll.

Referenser

Noter

Vidare läsning
B. Egardt, Stability of Adaptive Controllers. New York: Springer-Verlag, 1979.
I. D. Landau, Adaptive Control: The Model Reference Approach. New York: Marcel Dekker, 1979.
P. A. Ioannou and J. Sun, Robust Adaptive Control. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1996.
K. S. Narendra and A. M. Annaswamy, Stable Adaptive Systems. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1989; Dover Publications, 2004.
S. Sastry and M. Bodson, Adaptive Control: Stability, Convergence and Robustness. Prentice Hall, 1989.
K. J. Astrom and B. Wittenmark, Adaptive Control. Reading, MA: Addison-Wesley, 1995.
I. D. Landau, R. Lozano, and M. M’Saad, Adaptive Control. New York, NY: Springer-Verlag, 1998.
G. Tao, Adaptive Control Design and Analysis. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2003.
P. A. Ioannou and B. Fidan, Adaptive Control Tutorial. SIAM, 2006.
G. C. Goodwin and K. S. Sin, Adaptive Filtering Prediction and Control. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1984.
M. Krstic, I. Kanellakopoulos, and P. V. Kokotovic, Nonlinear and Adaptive Control Design. Wiley Interscience, 1995.
P. A. Ioannou and P. V. Kokotovic, Adaptive Systems with Reduced Models. Springer Verlag, 1983.

Se även 
 COM
 OLE

Externa länkar 

 Shankar Sastry and Marc Bodson, Adaptive Control: Stability, Convergence, and Robustness, Prentice-Hall, 1989-1994 (book)
 K. Sevcik: Tutorial on Model Reference Adaptive Control (Drexel University)
 Tutorial on Concurrent Learning Model Reference Adaptive Control G. Chowdhary (slides, relevant papers, and matlab code)
 Shankar Sastry and Marc Bodson, Adaptive Control: Stability, Convergence, and Robustness, Prentice-Hall, 1989-1994 (book)
 K. Sevcik: Tutorial on Model Reference Adaptive Control (Drexel University)
 Tutorial on Concurrent Learning Model Reference Adaptive Control G. Chowdhary (slides, relevant papers, and matlab code)

Reglerteknik