【Simulink】极值搜索控制 Extremum Seeking Control(无模型控制)

简介: 【Simulink】极值搜索控制 Extremum Seeking Control(无模型控制)

1.什么是极值搜索控制?

首先明确一下,对于y=f(x),f(a)是函数f(x)的极大值或极小值,则a为函数f(x)的极值点,极大值点与极小值点统称为极值点。

极值搜索,顾名思义,就是找到极小值点或者极大值点,过程就是不断地调整控制系统参数,使得性能指标达到最优,找到极值点。

Matlab官方有个15分钟左右的视频,一步步地解释了极值搜索控制的原理,并且做了仿真实验,我觉得讲得挺清晰的,非常适合入门

👉 What is Extremum Seeking Control | Learning-Based Control

The Extremum Seeking Control block tunes controller parameters to maximize an objective function. Extremum seeking controllers are model-free adaptive controllers that are useful for adapting to unknown system dynamics and unknown mappings from control parameters to an objective function. When seeking multiple parameters, the Extremum Seeking Control block uses a separate tuning loop for each parameter.

The Extremum Seeking Control block searches for optimal control parameters by modulating (perturbing) the parameters with sinusoidal signals and demodulating the resulting perturbed objective function.

🌟 通俗解释:

通俗地讲,极值搜索控制的输入其实是控制性能指标,也就是原来系统的输出,我们求解的就是系统输出达到极值时对应的极值点。对于寻找极大值的系统,如果输入和输出同时增加,表明系统正朝着极值的方向前进,则继续加大输入,反之则减小输入;对于寻找极小值的系统,如果输入和输出同时增加,表明系统正朝着极值的反方向前进,则减小输入,反之则增大输入。简而言之,寻找极大值和极小值的系统略有不同,而输入和输出的同时变化,可以用相乘然后取积分衡量。

🌟 极值搜索的优缺点

极值搜索是一种基于非模型(无模型/数据驱动)的实时优化方法,适用于解决动态问题,特别是当人们对一个系统的认识相当有限的时候。例如在实际控制系统中,由于控制系统参数的不确定性和实时变化的特点,使得参考量与输出量之间的函数关系很难被知晓。但只要特性曲线具有先增后减或者先减后增特点(即存在峰值),极值搜索控制算法就可以根据系统特性曲线的上述形状特性来到达峰值点,并使其自适应影响系统的因素变化,提高控制策略的鲁棒性。

极值搜索不仅可以应用在单变量寻优,还能应用在多变量上面。

缺点:局部最优;需要调节的参数比较多。

相关文章
|
算法
大林算法控制仿真实验(计控实验六simulink)
大林算法控制仿真实验(计控实验六simulink)
835 0
大林算法控制仿真实验(计控实验六simulink)
|
1月前
|
算法 JavaScript
基于遗传优化模糊控制器的水箱水位控制系统simulink建模与仿真
本课题研究了遗传优化模糊控制器在水箱水位控制系统中的应用,并对比了普通模糊控制器和遗传优化模糊控制器的性能。系统利用模糊逻辑处理不确定信息,结合遗传算法自动调整模糊控制器参数,实现更精确的水位控制。遗传算法通过选择、交叉、变异等操作,不断优化模糊控制器的隶属度函数参数,最终达到最优控制效果。仿真结果显示,遗传优化后的模糊控制器显著提升了系统的稳定性和响应速度。 核心程序包括遗传算法迭代过程和Simulink模型的构建。遗传算法迭代过程中,适应度值逐渐收敛,表明优化效果良好。Simulink模型展示了水箱水位控制系统的动态响应,验证了遗传优化模糊控制器的有效性。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 流计算
基于simulink的直接转矩控制方法建模与性能仿真
本研究基于Simulink实现直接转矩控制(DTC)建模与仿真,采用电压空间矢量控制及Park、Clark变换,实现电机磁场定向控制。系统通过磁链观测器、转矩估计器等模块,精确控制电机转矩和磁链,提高控制性能。MATLAB2022a版本实现核心程序与模型。
|
3月前
|
安全
基于AFDPF主动频率偏移法的孤岛检测Simulink仿真
本课题基于AFDPF(主动频率偏移法)进行孤岛检测的Simulink仿真。在分布式发电系统中,孤岛现象可能对电网安全和人员生命构成威胁。AFDPF通过主动改变并网点的注入功率,引起系统频率的变化,从而检测孤岛现象。系统正常运行时,频率由主电网控制;采用AFDPF方法时,逆变器短暂改变有功功率输出,监测频率变化。若频率迅速恢复,说明系统仍与大电网相连;否则,可能存在孤岛现象。本仿真使用MATLAB2022a版本。
|
2月前
|
算法
基于模糊PID控制器的的无刷直流电机速度控制simulink建模与仿真
本课题基于模糊PID控制器对无刷直流电机(BLDCM)进行速度控制的Simulink建模与仿真。该系统融合了传统PID控制与模糊逻辑的优势,提高了BLDCM的速度动态响应、抗干扰能力和稳态精度。通过模糊化、模糊推理和解模糊等步骤,动态调整PID参数,实现了对电机转速的精确控制。适用于多种工况下的BLDCM速度控制应用。
自适应模型预测控制器AMPC的simulink建模与仿真
通过Simulink内嵌Matlab实现自适应MPC控制器,结合系统模型与控制对象完成仿真。面对日益复杂的工业过程,AMPC融合MPC与自适应控制优势,依据系统变化自动调节参数,确保优化控制及鲁棒性。MPC通过预测模型优化控制序列;自适应控制则动态调整控制器以应对不确定性。AMPC适用于多变环境下高性能控制需求,如化工、航空及智能交通系统。[使用MATLAB 2022a]
|
5月前
|
运维 安全
基于simulink的分布式发电系统自动重合闸的建模与仿真分析
本课题研究配电系统中分布式电源接入后的自动重合闸问题,着重分析非同期重合闸带来的冲击电流及其影响。通过Simulink搭建模型,仿真不同位置及容量的分布式电源对冲击电流的影响,并对比突发性和永久性故障情况。利用MATLAB2022a进行参数设置与仿真运行,结果显示非同期重合闸对系统安全构成挑战,需通过优化参数提升系统性能。
|
5月前
|
算法 数据安全/隐私保护
基于pi控制的数字锁相环simulink建模与仿真
数字锁相环(DPLL)为通信与信号处理领域提供频率与相位的自动跟踪。本设计采用MATLAB 2022a实现,含详细中文注释与操作视频。核心算法基于PI控制器优化系统稳定性和精确度。由鉴相器检测相位差,经环路滤波器积分放大后,数字频率控制器调整输出频率,通过分频器形成闭环。系统锁定状态下相位误差稳定,适合高精度信号处理与同步。
|
5月前
|
算法
自适应PID控制器的simulink建模与仿真
本研究实现PID控制器参数(kp, ki, kd)的自适应调整,达成最优控制并展示参数收敛过程。MATLAB2022a环境下仿真结果显示,参数经调整后趋于稳定,控制器输出平滑,误差显著降低。自适应PID通过实时监测系统性能自动优化参数,有效应对不确定性,维持系统稳定及高性能。采用不同优化算法调整PID参数,确保最佳控制效果。
基于simulink的模糊PID控制器建模与仿真,并对比PID控制器
在MATLAB 2022a的Simulink中,构建了模糊PID和标准PID控制器模型,对比两者控制输出。模糊控制器采用模糊逻辑处理误差和误差变化率,通过模糊化、推理和去模糊化调整PID参数。模糊PID能更好地应对非线性和不确定性,而标准PID虽然简单易实现,但对复杂系统控制可能不足。通过仿真分析,可选择适合的控制器类型。

热门文章

最新文章