基于多变量广义预测控制的不稳定系统控制结构选择方法

对于多输入多输出系统, 在控制系统设计时首先要对被控变量和操纵变量进行控制结构选择. Bristol提出的相关增益矩阵(Relative gain array, RGA)法, 以及学者们后来提出的各种改进方法, 都只适用于稳定系统. 本文针对不稳定系统, 基于多变量广义预测控制(Generalized predictive control, GPC)的闭环控制律提出了一种控制结构的变量匹配准则. 通过对预测时域、控制时域等各个参数的优化选择, 使系统闭环稳定; 由闭环控制律得到被控变量期望值与操纵变量的相关性矩阵, 以此得出控制结构的变量配对方案. 通过实例研究表明, 对于开环不稳定系统, 该方法可以得出正确的变量配对结果.     

模型过程差异下的ALSTOM气化装置控制结构选择(英文)

相对扰动增益矩阵是分析控制结构抗干扰性的一个有用工具,但它的结果受模型不确定性影响.提出基于优化来确定相对扰动增益矩阵范围的方法并用来选择ALSTOM气化装置的控制结构.利用过程运行仿真数据和输出误差系统辨识方法得到降阶线性模型.在不同运行状况统辨几个模型并通过这些模型得到模型不确定性范围.计算出ALSTOM气化装置在模型不确定性下的广义相对扰动增益范围并用来选择鲁棒控制结构.     

基于矩阵解耦的精馏塔VOFFLC温控系统

针对复杂的精馏塔MIMO温控系统的多变量、非线性、强耦合的特点和自适应需求,设计了基于矩阵解耦精馏塔的VOFFLC系统。首先,对温控系统的多变量控制模型进行改进,利用矩阵解耦理论实现对角解耦,以此改变控制通道的特性;然后,设计基于矩阵解耦的精馏塔VOFFLC温控系统,实现精馏塔的塔顶和塔底的自适应温控;最后,采用仿真实验,对所设计的多种温控系统进行性能比较。实验结果表明,VOFFLC系统可以实现控制参数的自适应,具有更强的论域容错性和鲁棒性。     

基于逆向解耦的BTU协调系统内模控制设计

针对火电单元机组协调系统的多变量强耦合特点,提出一种基于内模控制器与解耦器一体化思想的内模解耦控制方法.区别于一般的多变量内模控制,将解耦技术与内模控制相结合,同时具有解耦器和内模控制器的特性.首先根据相对增益系数矩阵选择控制主通道,然后通过基于逆向解耦的原理设计控制器,其计算过程简单并且适用于高阶对象.最后以300MW单元机组为控制对象,在MATLAB/SIMULINK环境下,仿真并验证了控制器在不同工况下均可以实现较好的控制品质,具有较强的鲁棒性.     

基于PLS交叉积矩阵非相似度分析的MPC性能监控与诊断

针对传统基于输出协方差矩阵的性能监控方法未充分考虑过程变量与输出变量之间的相关性问题,提出一种基于偏最小二乘（Partial least squares,PLS）交叉积矩阵非相似度分析的性能监控与诊断方法,用于多变量模型预测控制（Model predictive control,MPC）系统.首先,考虑模型预测控制系统的控制结构,构造包含预测误差的增广过程变量与输出变量相关性的PLS交叉积矩阵,通过非相似度分析方法将交叉积矩阵的非相似度比较转化为转换矩阵特征值的比较.然后提取转换矩阵中表征最大非相似度的l个特征值构造实时性能指标,对MPC系统进行性能监控.检测到性能下降后,进一步利用转换矩阵的特征值诊断性能恶化源.Wood-Berry二元精馏塔上的仿真结果表明,所提方法能够有效地提高监控性能,并准确地定位性能恶化源.     

基于ADC精度与AP选择的去蜂窝系统能效均衡方法

去蜂窝大规模多输入多输出(MIMO)系统通过部署大规模接入点(AP),获得宏分集增益和较低的路径损耗,但产生的大量功耗损失使得系统能效质量失衡。针对去蜂窝大规模MIMO系统与多AP联合协作的能效质量失衡问题,提出一种基于模数转换器(ADC)精度和AP选择的能效均衡方法。利用泊松过程对用户分布进行建模,推导出激活所有AP时频谱效率及能量效率的闭式解,将有效信道与干扰信道增益的占比作为排序指标,通过降序排序的方法获得相应信道方差矩阵索引,按索引对AP集进行逐层筛选,当AP联合服务用户获得频谱效率的变化差值小于阈值时,停止筛选并确定用户间干扰低的AP组合。通过ADC精度与AP选择的联合优化获取最优量化位数,实现系统频谱效率与能效的均衡。仿真结果表明,与全AP选择、基于大尺度衰落的AP选择方法相比,该方法能达到较优的能效质量均衡,尤其在用户密集区域,可提升约20%能效,同时利用最大最小功率控制可保证系统区域一致良好的用户服务质量。     

基于数学规划的化工过程常规控制系统的结构选择

化工过程常规控制结构选择问题,由过程控制最底层的多回路PID控制器的结构选择和参数优化问题组成,会直接影响到整个化工过程控制系统的整体控制性能。本文作出常规控制结构选择问题的数学描述,将其转化为带有0-1变量约束的混合整数动态优化问题,并通过将0-1变量松弛化、引入附加等式约束求解此问题。以复杂的催化裂化装置反应-再生系统为例求解其常规控制结构选择问题,求解结果验证优化算法的有效性。     

基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计

针对目前基于线性变参数系统的增益调度控制设计中存在的控制结构复杂性问题，提出一种基于回路成形的简单且易实现的增益调度控制结构.在此基础上，提出一个鲁棒增益调度控制设计方法.设计过程首先采用补偿器函数使得被控对象奇异值具有期望的形状，以保证被控对象的性能要求，然后利用小增益定理设计一个鲁棒控制器，得到具有良好性能的、结构简单的鲁棒增益调度控制器.最后针对一个化工过程，说明此方法的有效性.     

多变量动态矩阵控制的优化与仿真

基于多变量动态矩阵控制算法,对其反馈校正部分进行优化,在预测向量进行校正时,引入新的函数,使反馈校正模块具有动态性能;并且对位移阵中的参数进行优化,对系统进行补偿,提升系统的控制效果。以精馏塔为研究对象,分析工艺,选择合理变量,对优化后的多变量动态矩阵控制算法进行仿真,结果表明,该算法能够有效提升系统的响应速度,减少系统的超调量,提升整体性能,同时具有有很强的鲁棒性、良好的控制效果以及应用前景。     

网络化非线性系统的非脆弱保性能控制

对具有对数量化和马尔可夫链数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统的非脆弱保性能控制问题进行研究。将网络化控制系统描述为马尔可夫跳变系统,根据Lyapunov稳定性理论,以线性矩阵不等式形式给出网络化Lipschitz非线性系统具有加性和乘性摄动的非脆弱保性能控制器存在的充分条件,控制器增益矩阵可通过解一组线性矩阵不等式求出。数值算例验证了该方法的有效性。     

基于信息增益的文本特征选择方法

在类和特征分布不均时,传统信息增益算法的分类性能急剧下降。针对此不足,提出一种基于信息增益的文 本特征选择方法(TDpIU)。首先对数据集按类进行特征选择,以减少数据集不平衡性对特征选取的影响。其次运用 特征出现概率计算信息增益权值,以降低低频词对特征选择的千扰。最后使用离散度分析特征在每类中的信息增益 值,过滤掉高频词中的相对冗余特征,并对选取的特征应用信息增益差值做进一步细化,获取均匀精确的特征子集。 通过对比实验表明,选取的特征具有更好的分类性能。     

一种基于初始闭环系统的性能评估方法

基于初始闭环系统的输出方差和最小方差指标, 提出了一种新的性能评估方法. 在过程时滞变化的情况下, 基于最小方差指标的评估可能会得到错误的结论, 而新的方法可以避免这一缺点. 扩展的性能指标以控制器投运后的初始状态作为零基准, 能够更准确地反映操作工系统性能的变化, 能够很好地替代最小方差指标. 利用交互矩阵可将扩展指标推广到多变量系统的评估中, 本文将这一算法应用于精馏塔过程的评估. 精馏塔过程的仿真示例验证了方法的有效性, 表明过程时滞变化时用扩展指标来进行评估更能反映系统性能的变化.     

基于PSO的薄膜厚度改进RBF解耦控制模型

BOPP薄膜厚度控制系统是一个复杂的多变量耦合系统,通过对其工艺过程分析可得到三通道厚度控制系统传递函数模型,利用相对增益矩阵对其进行耦合性分析.由于现有的解耦算法无法完全消除系统间的耦合影响,使用径向基函数模型(RBF)对系统进行解耦设计.针对其存在训练过程长的问题,使用快速自学习算法、附加微分项与粒子群优化算法(PSO)对RBF模型进行优化,提升系统的抗干扰能力与响应速度.实验结果表明,提出的ASRBFD方法抗干扰能力强、RBF模型训练效率高,系统解耦性能优良.     

多变量时滞过程解耦Smith控制

针对实际工业生产中常见的多输入多输出时滞过程,构造多变量Smith预估控制结构,提出基于对象模型伴随矩阵的解耦器设计方法.通过对解耦后对象的幅频和相频特性分析,获得对象的简化一阶数学模型.根据Smith预估控制结构闭环特征方程的特点,利用Butterworth滤波器极点配置的原理,对解耦后的多变量时滞过程设计PI控制器.结合实际过程中常见的不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件.最后以实例验证了本文所提方法的优越性.     

连续时间多胞线性变参数系统变增益H∞/H2输出反馈控制

针对一类同时具有参数不确定性和外界干扰的非线性系统,提出了一种连续时间多胞线性变参数(LPV)系统变增益H_∞/H_2输出反馈控制方法.首先,对连续时间多胞LPV系统的变增益混合目标(H_∞/H_2指标和区域极点约束)输出反馈控制器综合方法进行了数学描述;其次,引入新的结构化松弛矩阵变量和参数依赖Lyapunov函数,将满足期望性能的混合目标鲁棒动态输出反馈控制问题转化为线性矩阵不等式框架内的有限维凸优化问题,进一步降低了所设计LPV控制器的保守性.最后,以四分之一车辆模型主动悬架系统为研究对象进行仿真,仿真结果验证了本文控制器的有效性.     

一种多用户MIMO系统中有限反馈预编码算法及性能分析

多用户多输入多输出(MIMO)系统中,用户可以通过反馈的方式把信道状态信息(CSI)传递给基站,基站利用该CSI进行预编码或者用户调度,可以有效地提取复用增益。但是传统的反馈方式,反馈量太大,占用过多上行资源。针对收发都是多天线条件的多用户MIMO系统,提出一种基于Grassmannian码本的有限反馈预编码方法,通过对用户信道矩阵进行量化,每个用户仅仅需要反馈一个序号而不是信道矩阵,从而大大减少了反馈量。通过对系统误码率(BER)和吞吐率的仿真,表明了该方法能保证系统性能。同时,由于信道估计存在误差,量化过程存在误差,所以,分析了信道矩阵误差对于新方法性能的影响,得到了系统吞吐率同信道矩阵误差的方差,以及基站发射功率三者的关系,并通过仿真进行验证,从而为评估信道估计和量化过程的优劣提供了理论依据。     

基于0/-1特征值的网络可控性优化研究

针对网络可控性的优化问题,本文以PBH判据为基础,介绍了最小控制输入的求解方法以及网络可控性的定量分析指标;对λ_k I-A矩阵的行相关情况进行分类,明确了0/-1特征值与行重复相关、λ_k I-A矩阵行相关性的关系;阐述了0和-1特征值对应的独立共连和互连共连两种具有规律性的特征结构,以消除这两种结构为基本思路,给出了结构优化的基本步骤。通过实验分析,验证了0/-1特征值能够极大地影响网络的可控性,结构优化能够提高网络的可控性。研究结果表明:0/-1特征值具有重要性和可控性优化的有效性,可以为可控性的相关研究提供新方法、新思路。     

多目标优化策略在精馏过程中的应用研究

针对精馏塔自由度多,能耗大,扰动复杂多变,控制和优化要求高等特点,提出了一种基于动态矩阵控制(DMC)的二层多目标优化控制策略。在实现精馏过程控制目标的前提下,设计了二层优化指标,可在有多余自由度的情况下,进行二层控制和优化,实现精馏过程质量控制目标和经济运行优化。通过对Shell多侧线精馏过程的仿真研究,验证了二层多目标优化控制策略的有效性。与DMC控制相比,二层多目标优化控制策略可以明显改善精馏塔运行的经济性,实现增加收益的目标。     

多方案DEMATEL的偏好交互与融合方法研究

为有效应对多方案DEMATEL在实际决策情景中涌现的个体选择偏好、流程导向偏好与交互学习偏好三者交互与融合问题,针对现有单方案方法在构造直接判断矩阵过程中忽视专家整体偏好一致性的不足,解析决策过程中三类偏好交互影响的系统复杂性,创新性地从偏好表征有效性、决策过程可控性及专家交互有序效性三个维度形成偏好交互与融合策略的整体思考。相对现有研究的贡献在于：关注多方案情景的多评价对象、多决策目标和多要素集合特征,依据整体决策信息判定策略和成对要素比较信息序列转换策略,创造性提出初始判断信息的整体判断偏好一致性检验方法和多轮次非一致性决策信息调整方案。针对某一众创空间内三个创业团队开展关键影响要素识别,实例验证结果表明上述所构建的方法和策略有效可行,能够形成更具参考价值的多方案对比分析结论,对响应复杂决策情景中的多主体、多层次、多偏好决策困境具有一定参考价值。     

具有热泵的苯-甲苯精馏过程的建模与控制

研究了热泵精馏塔的建模与控制问题.针对苯-甲苯精馏过程,采用逐板计算的方法进行动态机理建模;在热泵端,基于能量守恒定律等热力学方程建立了热量传递模型.通过对仿真模型结果的分析,研究了热泵精馏塔系统的特性.为了研究热泵精馏塔的控制问题,通过对动态机理模型的阶跃测试和辨识,获得了控制模型.对热泵精馏塔系统,按照单变量PID控制和多变量DMC控制两种结构,分别设计控制系统,通过仿真研究对比了两种控制方案的性能.