1.5.4 自適應控制

在最優控制系統中，當被控對象的工作條件發生變化時，就不再是最優狀態了。若在系統本身工作條件變化的情況下，能自動地改變控制規律，使系統仍能處于最佳工作狀態，其性能指標仍能取得最佳，這就是自適應控制。自適應控制包括性能估計（系統辨識）、決策和修改三部分。

自適應控制器能修正自己的特性以適應對象和擾動的動態特性的變化。

自適應控制的研究對象是具有一定程度不確定性的系統，這里所謂的“不確定性”是指描述被控對象及其環境的數學模型不是完全確定的，其中包含一些未知因素和隨機因素。

任何一個實際系統都具有不同程度的不確定性，這些不確定性有時表現在系統內部，有時表現在系統的外部。從系統內部來講，描述被控對象的數學模型的結構和參數，設計者事先并不一定能準確知道。作為外部環境對系統的影響，可以等效地用許多擾動來表示。這些擾動通常是不可預測的。此外，還有一些測量時產生的不確定因素進入系統。面對這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設計適當的控制作用，使得某一指定的性能指標達到并保持最優或者近似最優，這就是自適應控制所要研究解決的問題。

自適應控制和常規的反饋控制和最優控制一樣，也是一種基于數學模型的控制方法，所不同的只是自適應控制所依據的關于模型和擾動的先驗知識比較少，需要在系統的運行過程中去不斷提取有關模型的信息，使模型逐步完善。具體地說，可以依據對象的輸入、輸出數據，不斷地辨識模型參數，這個過程稱為系統的在線辨識。

隨著生產過程的不斷進行，通過在線辨識，模型會變得越來越準確，越來越接近于實際。既然模型在不斷地改進，顯然，基于這種模型綜合出來的控制作用也將隨之不斷改進。

在這個意義下，控制系統具有一定的適應能力。比如說，當系統在設計階段時，由于對象特性的初始信息比較缺乏，系統在剛開始投入運行時可能性能不理想，但是只要經過一段時間的運行，通過在線辨識和控制以后，控制系統逐漸適應，最終將自身調整到一個滿意的工作狀態。再比如某些控制對象，其特性可能在運行過程中要發生較大的變化，但通過在線辨識和改變控制器參數，系統也能逐漸適應。