自适應:計算機算法-中文百科頻道

算法

自适應算法可以用硬件(處理電路)或軟件(程序控制)兩種辦法實現。前者依據算法的數學模型設計電路，後者則将算法的數學模型編制成程序并用計算機實現。算法有很多種，它的選擇很重要，它決定處理系統的性能質量和可行性。常用的自适應算法有迫零算法，最陡下降算法，LMS算法，RLS算法以及各種盲均衡算法等。

例如，自适應均衡器就是按照某種準則和算法對其系數進行調整最終使自适應均衡器的代價(目标)函數最小化，達到最佳均衡的目的，而各種調整系數的算法就稱為自适應算法。

自适應算法是根據某個最優準則來設計的。自适應算法所采用的最優準則有最小均方誤差(LMS)準則，最小二乘(LS)準則、最大信噪比準則和統計檢測準則等。LMS算法和RLS算法由于采用的最優準則不同，因此這兩種算法在性能，複雜度等方面均有許多差别。

控制

自适應控制是一門研究具有不确定性系統控制問題的學科。它是“工程控制論”基本學科中的一個分支學科。自适應控制可以看作是一個能根據環境變化智能調節自身特性的反饋控制系統以使系統能按照一些設定的标準工作在最優狀态。自适應控制在航空、導彈和空間飛行器的控制中很成功。

自适應控制的意義

自适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，所不同的隻是自适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辯識。随着生産過程的不斷進行，通過在線辯識，模型會變得越來越準确，越來越接近于實際。既然模型在不斷的改進，顯然，基于這種模型綜合出來的控制作用也将随之不斷的改進。在這個意義下，控制系統具有一定的适應能力。比如說，當系統在設計階段，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，但是隻要經過一段時間的運行，通過在線辯識和控制以後，控制系統逐漸适應，最終将自身調整到一個滿意的工作狀态。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，但通過在線辯識和改變控制器參數，系統也能逐漸适應。

傳統自适應控制的使用範圍

傳統的自适應控制适合：

（1）沒有大時間延遲的機械系統；

（2）對設計的系統動态特性很清楚。

傳統自适應控制存在問題

在工業過程控制應用中，傳統的自适應控制并不如意。PID自整定方案可能是最可靠的，廣泛應用于商業産品，但用戶并不怎麼喜歡和接受。傳統的自适應控制方法，要麼采用模型參考要麼采用自整定，一般需要辨識過程的動态特性。它存在許多基本問題：

（1）需要複雜的離線訓練；

（2）辨識所需的充分激勵信号和系統平穩運行的矛盾；

（3）對系統結構假設；

（4）實際應用中，模型的收斂性和系統穩定性無法保證。

另外，傳統自适應控制方法中假設系統結構的信息，在處理非線性、變結構或大時間延遲時很難。