针对多变量耦合时滞系统的无模型控制改进算法

工业生产是国家经济发展的命脉,而在工业生产中过程控制起到非常重要的作用。实际的工业过程控制系统难以避免时滞,再者大部分的工业化生产过程都不只有一个被控量且往往互相耦合,种种原因使得整个控制过程难以建立准确的数学模型,因此一般控制方法难以实现令人满意的控制。无模型自适应控制(model free adaptive control,MFAC)方法无须建立被控对象准确模型,可直接进行控制器的设计,考虑针对被控系统的大时滞特性,将基本MFAC算法中的控制律进行变周期差值分析,增大控制输入差值周期,对原有控制算法进行改进,并对MIMO系统实现直接解耦控制。以循环流化床锅炉燃烧过程模型为例,MATLAB计算机模拟仿真实验表明该改进算法具有良好的控制效果。     

多变量时滞系统的关联分析与变量配对

对于多变量时滞系统,回路间的关联分析和变量配对是控制系统设计的第一步。在RNGA变量配对方法的基础上,对其时滞考虑不足进行改进并得到一种新的基于能量消耗的变量配对方法,新方法是在时域内基于传递函数的阶跃响应进行推导得到的。最后通过实例分析验证这种方法能很好地平衡时滞与时间常数。     

非线性多变量系统的多模型广义预测解耦控制

针对实际工业过程中多变量系统存在着非线性、工况范围广、耦合强的特点,提出基于设定值观测器的非线性多模型广义预测解耦控制算法。该方法由线性广义预测控制器、一种新的设定值观测器和切换机构组成。理论分析和仿真结果表明,该控制策略不但可以保证闭环系统B IBO稳定和渐近收敛,而且能够得到很好的控制效果。     

改进CCM算法检测外部扰动下系统变量间的时滞和因果关系

在化工过程中,可以通过分析变量间的相互作用和时滞关系,推理故障的传播路径和网络,指出故障的根原因。这对提高过程安全性,增强经济效益具有重要意义,是研究的热点和难点。常见的互相关函数和传递熵等方法,由于只适用于线性或弱非线性系统,或计算量较大,往往无法准确地获得变量间的时滞信息和作用强度,在实际应用中存在不足。近年来,在生态领域研究中提出的交叉收敛映射（CCM）算法,被认为是一种适用于非线性耦合过程因果分析的方法,可适用于耦合变量间时滞关系的检测。但对于带有外部扰动的化工过程,CCM无法根据随时受到扰动的过程数据构造出稳定的嵌入流形,导致了时滞和因果分析失败。而基于CCM进行改进的扰动过滤交叉映射（DFCM）方法,通过分析外部扰动对系统的影响,预先筛选扰动数据,再将过滤后的数据代入交叉映射的计算中。算例表明,这种处理能有效地避免扰动下嵌入流形不稳定的问题,适用于处于扰动下的化工过程,并得到良好的时滞和因果关系分析效果。     

改进CCM算法检测外部扰动下系统变量间的时滞和因果关系

在化工过程中,可以通过分析变量间的相互作用和时滞关系,推理故障的传播路径和网络,指出故障的根原因。这对提高过程安全性,增强经济效益具有重要意义,是研究的热点和难点。常见的互相关函数和传递熵等方法,由于只适用于线性或弱非线性系统,或计算量较大,往往无法准确地获得变量间的时滞信息和作用强度,在实际应用中存在不足。近年来,在生态领域研究中提出的交叉收敛映射(CCM)算法,被认为是一种适用于非线性耦合过程因果分析的方法,可适用于耦合变量间时滞关系的检测。但对于带有外部扰动的化工过程,CCM无法根据随时受到扰动的过程数据构造出稳定的嵌入流形,导致了时滞和因果分析失败。而基于CCM进行改进的扰动过滤交叉映射(DFCM)方法,通过分析外部扰动对系统的影响,预先筛选扰动数据,再将过滤后的数据代入交叉映射的计算中。算例表明,这种处理能有效地避免扰动下嵌入流形不稳定的问题,适用于处于扰动下的化工过程,并得到良好的时滞和因果关系分析效果。     

基于多变量SFPC的油水分离时滞控制过程分析

应用状态反馈预测控制算法，对带有耦合、不确定性的油田联合站油水分离控制过程进行分析，给出基于状态反馈的电脱水系统的多变量适应式SFPC算法；基于Lyapunov稳定性理论，对时滞过程进行分分析，推导出多变量线性时滞系统的时滞独立稳定充分条件方程式。在此基础上，给出几个判定线性时滞系统独立稳定的简单判据。讨论时滞系统的指数稳定性，给出系统具有任意指定收敛速度指数稳定的充分条件及相应的推论。     

多变量时滞系统的闭环渐进辨识研究与应用

多变量时滞系统由于滞后以及相互之间的耦合而难以得到理想的辨识效果,因此基于渐进理论,提出一种多变量的闭环辨识方法.采用阶跃作为测试信号,利用两阶段闭环辨识算法进行辨识.首先采用递推ARX算法实现高阶ARX模型对真实模型的逼近,消除耦合,然后利用二阶泰勒近似实现对滞后的辨识,最后采用渐进准则(ASYC)对模型进行降阶,利用输出误差(OE)准则对降阶后的模型进行参数估计.该方法在实际项目的应用中得到了较好的效果,应用前景广阔.     

多频多变量预测控制系统的IMC结构及其改进算法

Multirate multivariable predictive control system with the sampling mechanism that adjusts the plant inputs only once but detects the plant outputs several times during a period is examined. The IMC structure of the system is derived, and its robust stability and zero steady state error chaxacteristics axe analyzed. A new controlal gorithm is developed by adding the variation of the outputs to the index performance. The simulation results show that the method is effective and has zeros steady-state error.     

多变量系统的奇异最优扰动抑制控制

针对多变量系统中存在持续扰动且控制向量受约束的问题,提出了一种采用非奇异控制问题代替奇异问题的最优抑制方法.该方法首先在给定扰动模型前提下,通过构造线性变换把原问题转化为控制不受约束的一类问题,经逆向推导出原先模型的最优控制律,在此基础上还提出了最优解在原模型无约束情况下存在的充要条件,然后通过约束优化处理得到满足约束条件的次优控制律,改进了原有的奇异控制方法.伺服系统的仿真结果说明了该算法的有效性.     

改进的模型算法控制及其单板机实现

本文首先对模型算法控制的基本思想作一扼要介绍,然后着重系统地介绍一种改进的模型算法控制.最后绘出用单板机实现用改进的模型算法控制方法控制一模拟对象的结果.     

工业过程多变量系统的辅助常规控制设计

利用PID控制器对多变量系统进行控制,主要采取分散常规控制或解耦控制的策略。对于存在耦合的系统,分散常规控制无法消除各变量间的相互扰动,而直接设计动态解耦矩阵有时候会存在困难,静态解耦的效果却并不明显。针对已设计好分散常规控制器的方系统,以解耦为目标和原则,设计多变量系统中分散常规控制方案剩余配对的控制器作为辅助控制器,以频域近似的方法整定其PID参数,实现多输入多输出的控制结构,降低了各变量的相互耦合作用,提高了控制性能。通过对Shell公司的典型控制问题的辅助控制器设计与仿真实验,取得了比原有分散常规控制与静态解耦控制更好的控制效果,验证了控制策略的可行性与有效性。     

VC精馏的多变量控制

为了得到高纯度的氯乙烯单体和解决不易控制精馏塔操作的难题，对精馏过程的工茹爹教实施了多变量控制方案。通过改造，单体质量分数可达99．99％以上。     

多变量约束预测控制在常压塔系统中的应用

利用多变量系统能处理变量之间强耦合作用以及预测控制对模型要求不高的特点，将多变量约束预测控制应用于常压塔温度控制系统中，效果较好。     

多变量预测控制在锅炉燃烧系统中的应用

针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、强干扰、大滞后的复杂特性,采用基于状态空间模型的预测控制算法设计多输入多输出预测控制器,以一个控制目标为主,同时协调处理多个控制目标的优化方法,很好地实现了锅炉燃烧控制的三大主要任务,从而为这一复杂系统的过程控制提供了一种新的思路;文中还详细研究了预测控制器关键参数对控制性能的影响规律,据此优选参数,可以获得很好的控制效果.     

基于自适应遗传算法的多变量系统近似模型设计方法

研究多变量系统近似模型设计方法中近似模型的选取问题,提出基于自适应遗传算法的最优近似模型选取算法。该方法是一种启发式智能选择方法,它改变了一直以来凭设计人员的经验选取近似模型的做法．使用方便,准确度高。所实现的基于近似模型技术的多变量系统鲁棒设计平台,集模型优化、系统分析和系统设计于一体,在工程上具有较大的应用价值。在自行研制的多变量系统设计平台中对一个参数不确定性工业对象的鲁棒系统进行设计,结果表明了该算法的有效性和实用性。     

多变量多时滞非方系统的解耦内模控制

多变量复杂控制系统不仅具有多耦合和多时滞性,还具有结构上的复杂性,即输入输出不等,传递函数为奇异矩阵。传统的多变量内模控制是基于对非奇异对象求逆来进行的,因此很难解决这类问题。针对该情况引入矩阵论中的广义逆概念,通过求对象的广义逆矩阵来设计解耦内模控制器,打破了内模控制只能对方系统进行控制的局限性,并利用泰勒近似很好地解决了多滞后的问题,最后通过设计特殊形式的滤波器,不仅能够消除由纯滞后近似引入的不稳定极点,保证系统的稳定性,且能够保证系统的正则性。仿真结果表明,该方法不仅跟踪迅速,且继承了内模控制的无余差和强鲁棒性,动态解耦效果良好,仅对时滞变化较为敏感。由于系统基于内模控制设计,故模型匹配度越高,系统响应越好。     

一类化工过程多变量系统的自适应非线性预测控制

针对化工过程的一类多变量非线性系统,提出了一种自适应非线性预测控制(ANMPC)算法。在采用递归最小二乘法进行预测模型参数在线辨识的基础上,将系统的静态非线性关系用一个反向传播(BP)神经网络稳态模型来表示,通过稳态模型求得的动态增益来进一步校正预测模型的参数。详述了ANMPC控制器设计步骤,通过在一个多变量pH中和过程中的仿真验证了本算法的可行性和有效性。     

轮胎-路面接触应力的多变量耦合分析

针对11.00R20全钢载重子午线轮胎,利用Abaqus软件建立了轮胎-路面接触的三维有限元模型,通过耦合轮胎的垂直载荷、工况和侧倾角3个变量,模拟研究不同状况下轮胎-路面接触应力的变化情况。分析不同状况下轮胎的接地印痕应力云图,获得不同变量耦合作用下轮胎的接地应力变化趋势。本研究突破了以往常规静态或匀速条件下仿真结果的局限性,提高了计算的可靠度,可对轮胎-路面接触应力的研究及对路面保护、轮胎优化设计起指导作用。