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相似文献
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1.
一种基于Wiener模型的非线性预测控制算法   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对一类Wiener模型描述的非线性系统,提出了一种改进的非线性预测控制算法.该算法利用Laguerre函数描述Wiener模型动态线性部分的控制信号,将预测控制中在预测时域内优化求解未来控制输入序列转化为优化求解一组无记忆的Laguerre系数,以减少优化所需的计算量.利用静态模糊模型来逼近Wiener模型的非线性部分,将非线性预测控制优化问题转化为线性预测控制优化问题,克服了求控制输入时解非线性方程的困难,进而推导出了预测控制输入的解析式.CSTR过程的仿真结果表明了本文算法的有效性和可行性.  相似文献   

2.
基于支持向量机的非线性系统模型预测控制   总被引:6,自引:1,他引:5  
支持向量机是基于统计学习理论的新一代机器学习技术。由于使用结构风险最小化原则代替经验风险最小化原则.使它较好的解决了小样本情况下的学习问题。又由于其采用了核函数思想.使它把非线性问题转化为线性问题来解决,降低了算法的难度.具有全局最优、良好泛化能力等优越性能.得到广泛的研究。基于上述特性提出了一种基于支持向量机的非线性模型预测控制结构.其中使用遗传算法来求解预测控制律.随后用计算机仿真证明了此控制算法的正确性和有效性。  相似文献   

3.
林林  申东日  陈义俊 《计算机仿真》2004,21(12):149-151
针对传统的模型预测控制不能很好解决具有严重非线性、不确定性的对象或过程的控制问题,提出将模糊模型用于描述对象的非线性动态特性,通过将模糊模型的输出反馈作为模型输入,从而构成了模糊多步预测器。采用一种收敛精度高、速度快的具有最优保留特性遗传算法(EGA),依据模型预测输出在线滚动求解控制律的非线性预测控制算法。仿真结果表明该算法对一类非线性系统具有较快的响应速度和较强的抗干扰能力。  相似文献   

4.
四旋翼飞行器运行中具有不稳定、非线性和强耦合特性,较难建立其准确的数学模型,针对这个问题,提出了基于RBF-ARX模型的预测控制设计方法;RBF-ARX模型是线性自回归(Auto-Regressive eXogenous,ARX)模型和高斯径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络相结合设计的模型,可用于建立非线性系统的全局模型,描述非线性系统的非线性特征。预测控制算法根据系统输入、输出信号预测对象未来输出变化趋势,并将其与系统实际输出的误差反馈校正,使误差最小;该法首先建立四旋翼飞行器的RBF-ARX模型结构,就模型参数的辨识、优化给出了详细分析;并基于该模型设计了系统预测控制器,最后通过仿真和实时控制效果证实了该方法的可行性和有效性。  相似文献   

5.
针对广义预测控制(GPC)算法稳定性分析困难,对参数未知非线性系统提出一种稳定广义预测控制(DGPC)方法。该方法首先将非线性系统转换为时变线性系统,然后利用三次样条基函数逼近时变系统中的系数,通过带时变遗忘因子的递推最小二乘算法辨识系数获得对象模型。基于模型通过性能指标中的前馈增益设计来保证控制系统稳定,仿真结果验证了该方法的有效性。  相似文献   

6.
提出了基于小波变换的非线性广义预测控制算法。预测模型采用Hammerstein模型,对于其静态非线性部分采用小波网络来辨识,动态线性部分用最小二乘法来辨识。这种辨识方法比传统的多项式拟合的模型误差要小得多。基于这种预测模型广义预测控制器弥补了传统广义预测控制的模型失配问题。以CSTR为例对所设计的控制器进行仿真研究,结果表明控制器能够取得良好的控制效果。  相似文献   

7.
基于T-S模糊模型的非线性预测控制策略   总被引:15,自引:1,他引:15  
提出了一种新的基于T-S模糊模型的非线性预测控制策略. T-S模糊模型用于描述对象的非线性动态特性, 通过将模糊模型的输出反馈回来作为模型输入, 从而构成了模糊多步预报器. 由于T-S模糊模型每条规则的结论部分是一个线性模型, 因此整个模糊模型可以看作一个线性时变系统, 从而将模糊预测控制器中的非线性优化问题转化为一个线性二次寻优问题, 以方便求解. pH中和过程的仿真结果表明其性能优于传统的动态矩阵控制器.  相似文献   

8.
基于神经网络非线性系统的广义预测   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了对复杂的非线性系统进行广义预测控制 ,避免较长的离线训练 ,采用受控自回归积分滑动平均模型来描述线性子系统 ,用神经网络来逼近非线性子系统 ,利用递推最小二乘法和 Davidon最小二乘法分别作为线性子系统和非线性子系统的在线学习算法 ,建立了一种适合于广义预测控制的非线性系统控制模型。仿真结果证明 ,该模型在非线性系统的广义预测中的有效性 ,在实时控制中具有极其广阔的应用前景。  相似文献   

9.
一种基于最小二乘支持向量机的预测控制算法   总被引:24,自引:0,他引:24  
刘斌  苏宏业  褚健 《控制与决策》2004,19(12):1399-1402
针对工业过程中普遍存在的非线性被控对象,提出一种基于最小二乘支持向量机建模的预测控制算法.首先,用具有RBF核函数的LS-SVM离线建立被控对象的非线性模型;然后,在系统运行过程中,将离线模型在每一个采样周期关于当前采样点进行线性化,并用广义预测算法实现对被控系统的预测控制.仿真结果表明了该算法的有效性和优越性.  相似文献   

10.
非线性CSTR过程预测控制器设计   总被引:2,自引:1,他引:1  
针对非线性CSTR(continuously stirred tank reactor)过程,提出一种新的预测控制的设计与仿真实现.在对一类特殊非线性过程分析的基础上,从系统的输入输出数据出发,基于子空间辨识算法建立双线性系统模型来近似描述被控系统;设计新的预测控制算法实现对CSTR过程的跟踪控制;为补偿模型失配以消除控制中的稳态误差,将积分作用包含在预测控制器的设计中,实现对控制输出的良好跟踪性能;最后通过一个仿真实例验证算法的有效性.  相似文献   

11.
A novel back-propagation AutoRegressive with eXternal input (BP-ARX) combination model is constructed for model predictive control (MPC) of MIMO nonlinear systems, whose steady-state relation between inputs and outputs can be obtained. The BP neural network represents the steady-state relation, and the ARX model represents the linear dynamic relation between inputs and outputs of the nonlinear systems. The BP-ARX model is a global model and is identified offline, while the parameters of the ARX model are rescaled online according to BP neural network and operating data. Sequential quadratic programming is employed to solve the quadratic objective function online, and a shift coefficient is defined to constrain the effect time of the recursive least-squares algorithm. Thus, a parameter varying nonlinear MPC (PVNMPC) algorithm that responds quickly to large changes in system set-points and shows good dynamic performance when system outputs approach set-points is proposed. Simulation results in a multivariable stirred tank and a multivariable pH neutralisation process illustrate the applicability of the proposed method and comparisons of the control effect between PVNMPC and multivariable recursive generalised predictive controller are also performed.  相似文献   

12.
基于一种继承模型的多变量非线性预测控制   总被引:3,自引:0,他引:3  
提出了一种由人工神经网络与线性ARX模型相结合的集成模型,给出了其辨识训练方法。以此模型为基础,提出了一种多变量非线性预测控制算法。它利用线性预测控制的成果,得到一解析式的非线性优化控制输入,避免了通常非线性模型(包括普通人工神经网络模型)预测控制所需的在线数值寻优计算,节约了在线计算时间。提高了算法的可靠性和稳定性。进一步给出了在CSTR反应器上的仿真实验结果。  相似文献   

13.
A hybrid pseudo-linear RBF-ARX model that combines Gaussian radial basis function (RBF) networks and linear ARX model structure is utilized for representing the dynamic behavior of a class of smooth nonlinear and non-stationary systems. This model is locally linear at each working point and globally nonlinear within whole working range. Based on the structural characteristics of the RBF-ARX model, three receding horizon predictive control (RBF-ARX-MPC) strategies are designed: (1) the RBF-ARX-MPC algorithm based on single-point linearization (MPC-SPL); (2) the RBF-ARX-MPC algorithm based on multi-point linearization (MPC-MPL); and (3) the RBF-ARX-MPC algorithm based on globally nonlinear optimization (MPC-GNO). In the MPC-SPL, the future multi-step-ahead predictive output of the system is obtained based on the local linearization of the RBF-ARX model at only current working-point, while in the MPC-MPL the future long-term output prediction is obtained according to the future local characteristics from previous online optimization results of the RBF-ARX model based MPC. In the MPC-GNO, the globally nonlinear characteristics of the RBF-ARX model are fully used for online getting control variables of the MPC. Real-time control experiments for the three type MPCs are carried out on a water tank system, which are also compared with a classical PID control and a traditional linear ARX model-based MPC. The results verify that the modeling method and the model-based predictive control strategies are realizable and effective for the nonlinear and unstable system. Moreover, it is also shown that the MPC-GNO can obtain better control performance but need more computation time compared to the other MPCs, which makes it possible to be applied into some slowly varying processes.  相似文献   

14.
This paper presents the design of a new robust model predictive control algorithm for nonlinear systems represented by a linear model with unstructured uncertainty. The linear model is obtained by linearizing the nonlinear system at an operating point and the difference between the nonlinear and linear model is considered as a Lipschitz nonlinear function. The controller is designed for the linear model, which fulfills the stabilization condition for the nonlinear term. Unlike previous studies that have not considered a valid Lipschitz matrix of nonlinear term in the design process, we propose an algorithm in this paper in which it is considered. Therefore, the closed loop stability of the nonlinear system is guaranteed. A novel SOS optimization problem to determine design parameters is introduced, which leads to improved closed‐loop performance in comparison to a trial and error tuning procedure. Furthermore, an algorithm is presented to enlarge the region of attraction for the nonlinear closed‐loop system. Stability is improved by checking some additional conditions if which the system may be unstable if not considered. The validity of the proposed algorithm is confirmed by examples.  相似文献   

15.
A multi‐input multi‐output (MIMO) FWRBF‐ARX model, which adopts radial basis function (RBF) neural networks with function‐type weights (FWRBF) to approximate the coefficients of the state‐dependent AutoRegressive model with eXogenous input variables (SD‐ARX), is utilized for describing the dynamics of a coupled tanks liquid system. Based on local linearization information of the MIMO FWRBF‐ARX model, a predictive control strategy is proposed. In the algorithm, the control actions of the model predictive control (MPC) are calculated based on the local linearization of the MIMO FWRBF‐ARX model at current working point. Real‐time control experiments are carried out on the coupled tanks liquid system. The detailed comparative experiments demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed modeling and model‐based control strategy for the coupled tanks plant.  相似文献   

16.
永磁同步电机高效非线性模型预测控制   总被引:6,自引:0,他引:6  
孔小兵  刘向杰 《自动化学报》2014,40(9):1958-1966
永磁电机控制器要求电机有很强的转速跟踪能力,并且要保证系统参数变化及负荷扰动下系统的鲁棒性. 永磁电机包含很多不确定因素,是强耦合的非线性系统,传统的线性控制器很难对其进行控制. 针对永磁电机的转速控制构造非线性模型预测控制方法. 非线性永磁电机模型通过输入-输出反馈线性化策略解耦成为新的线性系统. 为保证可行解的收敛性,提出一种迭代二次规划方法来处理由输入-输出反馈线性化导致的非线性约束. 仿真结果表明,控制器能有效降低计算负担,具有很好的动态控制性能,能抑制转矩脉动,并保证在参数变化和负荷扰动下控制系统的鲁棒性.  相似文献   

17.
针对传统的控制理论对实际的工业生产过程中的被控系统,特别是具有强非线性的系统控制效果不是很理想,而应用非线性模型预测控制算法能够较好解决非线性系统的控制问题,提出了一种基于回声状态网络(Echo State Network,ESN)模型进行非线性系统辨识和粒子群优化(Particle Swarm Optimizatio...  相似文献   

18.
采用基于径向基神经网络(RBFNN)模型的非线性模型预测控制方法,被控对象选择火花塞点火(SI)发动机的空燃比(AFR)高度非线性复杂系统,利用渐消记忆最小二乘法实现基于RBFNN的SI发动机AFR系统建模以及参数在线自适应更新。针对非线性模型预测控制中寻优问题,运用序列二次规划滤子算法对最优控制序列进行求解,并加入滤子技术避免了罚函数的使用。在相同的实验环境下,与PI控制算法和Volterra模型预测控制方法进行仿真对比实验,结果表明,所提算法的控制效果明显优于其他两种方法。  相似文献   

19.
将预测控制和滑模控制结合起来,提出一种非线性性模型预测控制方法。给出一种可行的双模控制方案,系统状态位于终端区外时采用提出的预测控制,在终端区内部采用高线设计的滑模控制。对系统终端滑模附加不等式约束,使得系统状态在预测时域的末端位于高线设计的滑动模态区内,从而使预测时域减小。仿真结果表明了算法的有效性。  相似文献   

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