多变量网络化DMC算法的鲁棒稳定性研究

在工业控制系统优化算法的研究中,引入网络化控制系统,针对多输入多输出动态矩阵控制(DMC)算法的鲁棒稳定性问题,首先根据有限脉冲响应(FIR)模型导出了网络控制系统通信信道上存在随机网络诱导时延的网络化DMC算法;其次,在考虑预测模型与系统实际模型之间存在模型失配情况下,利用线性矩阵不等式方法(LMI)分析该网络化DMC算法的鲁棒稳定性问题,进而建立了网络化DMC算法的鲁棒稳定性的充分条件。数值仿真验证表明解决工业控制系统性能优化的有效性。     

DMC鲁棒稳定性分析

以脉冲响应模型(FIR)描述系统,采用脉冲响应系数误差平方和的形式定义了模型的不 确定性,分析得到了基于脉冲响应模型的动态矩阵控制(DMC)算法的闭环系统,在此基础上,推 导得出了DMC闭环系统的鲁棒稳定性条件.     

多输入/多输出系统动态矩阵控制鲁棒稳定性

研究了基于脉冲响应模型的动态矩阵预测控制(DMC)算法,针对多输入、多输出(MIMO)系统脉冲响应模型的特点,利用脉冲响应系数误差矩阵范数平方和定义预测模型的模型误差,以线性矩阵不等式(LMI)的形式提出了DMC闭环鲁棒稳定充要条件,将DMC算法闭环稳定问题转换为一类线性矩阵不等式的可解问题.并且研究了模型误差与闭环系统稳定性之间的关系,给出了保证系统稳定条件下模型误差界的求取方法,通过求解一个线性矩阵不等式约束的凸优化问题得到保证闭环系统稳定的误差界.最后,利用算例对本文方法的有效性进行了验证.     

Delta算子系统动态输出反馈D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D-稳定鲁棒协方差控制问题.设计动态输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒D-稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D-稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件.在此基础上,提出相应控制器的设计算法.数值算例表明了该设计方法的可行性.     

线性广义系统的鲁棒严格耗散控制

利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出线性广义系统容许且严格耗散的充分必要条件,由此得到状态反馈和动态输出反馈严格耗散控制器的存在条件及设计方法.考虑除E外所有系数矩阵均具有范数有界时变不确定性的广义系统的鲁棒严格耗散控制问题,给出了系统广义二次稳定且严格耗散的充分条件,以及状态反馈和动态输出反馈鲁棒严格耗散控制器的存在条件及构造方法.     

时滞不确定系统DMC约束控制的鲁棒性条件

讨论具有控制变量约束的时滞线性不确定系统DMC算法的鲁棒稳定性充要条件,共有两个部分：1）线性时滞DMC约束控制算法,通过在预测模型中引进模型误差补偿时ε1（k)和干扰修正量ε2（k)来补偿预测输出,减小预测误差;2）给出闭环系统鲁棒稳定的充要条件,得出了保证系统鲁棒性的模型误差,干扰、预测误差、跟踪误差以及期望输出各量之间的定量关系。     

多变量动态矩阵控制系统的闭环稳定性

定量分析了无约束多输入多输出（MIMO）动态矩阵控制系统的闭环稳定条件,首先基于脉冲响应模型重新描述了动态矩阵控制（DMC）算法;在此基础上,推导得到了MIMODMC系统的闭环稳定条件,以便于预测控制系统的分析与设计。     

时变不确定广义系统的鲁棒无源控制

研究了除E外其余系数矩阵均含有范数有界时变不确定性的广义系统的鲁棒无源控制器设计问题.利用线性矩阵不等式方法,首先给出自治系统广义二次稳定且无源的充分条件;然后给出状态反馈鲁棒无源控制器的存在条件并用线性矩阵不等式的解构造了相应的控制器;随后以矩阵不等式的形式得到了动态输出反馈鲁棒无源控制器的存在条件,同时利用矩阵不等式的解给出相应控制器的设计方法;最后举例说明了所提出方法的可行性.     

Delta 算子系统动态输出反馈 D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta 算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D- 稳定鲁棒协方差控制问题 .设计动态输出反馈控制器,使 Delta 算子不确定系统鲁棒D- 稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界. 利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D- 稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件. 在此基础上,提出相应控制器的设计算法. 数值算例表明了该设计方法的可行性.

     

输出概率密度函数鲁棒弹性最优跟踪控制

研究了一类随机动态系统的鲁棒弹性最优跟踪控制问题。在采用B样条神经网络模型逼近随机动态系统的输出概率密度函数(PDF)的基础上,同时考虑系统模型和控制器增益不确定性,结合Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,引入增广控制作用,设计基于广义状态反馈的鲁棒弹性最优跟踪控制器,目的是使系统的输出PDF跟踪给定PDF。通过求解LMI,所得控制器不仅能实现跟踪目的,而且能确保该随机动态系统全局稳定并满足一定的线性二次型性能指标上界。仿真结果表明该方法简单易行,且无需任何设计参数调整。     

动态矩阵控制参数的神经网络优化算法

动态矩阵控制是一种重要的预测控制算法,适用于具有大纯滞后的工业对象和非最小相位系统,在实际应用中需要确定多个参数。文章提出了一种以限制控制量变化为目标,用神经网络在线优化控制矩阵参数的DMC控制算法。仿真结果验证了该文提出算法的有效性。     

ADAPTIVE DYNAMIC MATRIX CONTROL FOR NETWORK‐BASED CONTROL SYSTEMS WITH RANDOM DELAYS

Random transfer delays in network‐based control systems (NCSs) degrade the control performance and can even destabilize the control system. To address this problem, the adaptive dynamic matrix control (DMC) algorithm is proposed. The control algorithm is derived by applying the philosophy behind DMC to a discrete time‐delay model. A method to estimate the network‐induced delays is also presented to facilitate implementation of the control algorithm. Finally, an NCS platform based on the TrueTime simulator is constructed. With it, the adaptive DMC algorithm is compared with the conventional DMC algorithm under different network conditions. Simulation results show that the proposed adaptive DMC algorithm can respond to various network conditions adaptively and achieve better control performance for NCSs with random transfer delays.     

Robust stability conditions for remote SISO DMC controller in networked control systems

A two level hierarchy is employed in the design of networked control systems (NCSs) with bounded random transmission delay. At the lower level a local controller is designed to stabilize the plant. At the higher level a remote controller with the dynamic matrix control (DMC) algorithm is implemented to regulate the desirable set-point for the local controller. The conventional DMC algorithm is not applicable due to the unknown transmission delay in NCSs. To meet the requirements of a networked environment, a new remote DMC controller is proposed in this study. Two methods, maximum delayed output feedback and multi-rate sampling, are used to cope with the delayed feedback sensory data. Under the assumption that the closed-loop local system is described by one FIR model of an FIR model family, the robust stability problem of the remote DMC controller is investigated. Applying Jury’s dominant coefficient lemma and some stability results of switching discrete-time systems with multiple delays; several stability criteria are obtained in the form of simple inequalities. Finally, some numerical simulations are given to demonstrate the theoretical results.     

SISO积分对象预测函数控制算法的鲁棒稳定性条件

基于积分对象脉冲响应设计预测函数控制器,引入一种新的误差反馈校正方法可有效消除系统稳态误差.通过多项式Jury主系数稳定性判定定理,定性给出SISO积分对象闭环预测函数控制算法鲁棒稳定的条件.所给控制算法鲁棒性强、在线计算量小.仿真实验说明了该方法的有效性和优点。     

一种新型非线性Hammerstein系统动态矩阵控制算法

将动态矩阵控制策略(DMC)推广到由一个非线性静态多项式函数和一个线性动态阶跃响应环节组成的非线性Ham-merstein系统,详细地给出了该新型非线性Hammerstein系统动态矩阵控制算法(NLH-DMC).把NLH-DMC应用于一套强非线性pH中和过程,给定值跟踪和抗干扰仿真结果表明,NLH-DMC比线性DMC(LDMC)和过程控制领域常用的非线性PID(NL-PID)具有更好的控制性能.进一步的仿真实验证实,NLH-DMC不仅具有良好的控制响应,而且在存在较大模型误差时仍具有很好的稳定性及鲁棒性.     

基于模型预测控制在温度控制中的应用

本文应用预测控制中的动态矩阵控制(DMC),建立了裂解塔预测控制模型,得出热载体加热系统DMC算法.并通过仿真,验证了其DMC控制的有效性,使得控制系统满足响应快,鲁棒性好的要求,并对DMC控制中的P、M参数进行整定.