基于控制性能比较的非线性不对称系统预测控制

生产过程某些非线性系统常常表现出不对称动态特性,相对于其在工业工程中经常出现的理论研究特别是控制方法研究则十分有限。本文针对基于正反方向上的两个线性模型分别设计PID控制器的缺陷,提出根据正反方向上的线性模型分别设计相应的状态反馈预测控制器。在每一步的控制率计算中,正反方向的控制器分别计算控制作用,并通过比较正反控制器的控制性能指标来确定最终采用的控制作用。通过pH值控制的仿真实验证明其对非线性不对称系统的控制效果明显优于传统的在正反方向分别采用PID控制的控制效果。     

混杂系统基于参数规划的状态反馈预测控制

In this article, state feedback predictive controller for hybrid system via parametric programming is proposed. First, mixed logic dynamic （MLD） modeling mechanism for hybrid system is analyzed, which has a distinguished advantage to deal with the logic rules and constraints of a plant. Model predictive control algorithm with moving horizon state estimator （MHE） is presented. The estimator is adopted to estimate the current state of the plant with process disturbance and measurement noise, and the state estimated are utilized in the predictive controller for both regulation and tracking problems of the hybrid system based on MLD model. Off-line parametric programming is adopted and then on-line mixed integer programming problem can be treated as the parameter programming with estimated state as the parameters. A three tank system is used for computer simulation, results show that the proposed MHE based predictive control via parametric programming is effective for hybrid system with model/olant mismatch, and has a potential for the engineering applications.     

化工过程强非线性系统的变模型自适应预测控制

提出一种变模型自适应预测控制算法 ;基于非线性状态空间模型 ,通过每步在当前工作点 (非平衡点 )线性化获得线性化子模型 ,以此进行状态反馈预测控制 ,线性化子模型随工作点变化 ,且不限于平衡点。通过pH值控制的对比仿真实验 ,证明其对强非线性过程的控制效果优于传统的多模型预测控制。最后分析讨论了该控制算法存在的几个重要问题 ,并指出与之相关的未来研究方向     

一类非线性不确定时滞系统鲁棒预测控制

针对一类非线性不确定时滞系统,结合Lyapunov稳定性定理和H∞理论,得到系统渐进稳定和状态反馈H∞控制器存在的充分条件,并且给出了此类非线性不确定时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制律设计方案.最后通过具体数值仿真说明了设计方案的有效性.     

非线性液位系统的反馈线性化控制

为了更好地研究非线性液位系统在工作点大范围变化时的控制问题,对A3000过程控制装置中非线性单容水箱的液位控制进行了研究。建立了精确的单容水箱模型,提出了一套基于传统PID控制的反馈线性化控制方案,并在Freelance 800F DCS中成功进行了组态和调试,验证了反馈线性化控制方案在非线性液位系统中的可行性和优越性。     

非线性时变系统的小波预测控制

从小波分析原理出发,给出了一种正交小波网络辨识非线性动态系统的方法,并以此网络作为预测模型,同时通过递推最小二乘法在线修正模型;采用遗传算法优化控制器输出,通过对遗传算子和优化指标的修改,减少了在线寻优计算量.仿真实验表明该算法对非线性时变系统有良好的控制效果.     

酸性废水PH值的非线性预测控制

铁厂废酸处理中pH中和反应是一个具有滞后和严重非线性的过程,一般的线性控制器无法对它进行控制,本文采用分层优化的非线性系统预测控制算法来解决这一难题,对系统硬件配置和参数做出了具体说明,并给出了仿真结果.     

具有输入时滞的不确定时滞系统的积分控制

针对具有输入时滞的不确定时滞系统,利用Lyapunov稳定性定理和一个特殊的引理,设计了带记忆的积分控制器,使得系统在有限时间内渐近稳定,并给出时滞依赖的稳定性判据.数值算例表明了该设计方法的有效性.     

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。     

Distributed lyapunov‐based model predictive control with neighbor‐to‐neighbor communication

This work considers distributed predictive control of large‐scale nonlinear systems with neighbor‐to‐neighbor communication. It fulfills the gap between the existing centralized Lyapunov‐based model predictive control (LMPC) and the cooperative distributed LMPC and provides a balanced solution in terms of implementation complexity and achievable performance. This work focuses on a class of nonlinear systems with subsystems interacting with each other via their states. For each subsystem, an LMPC is designed based on the subsystem model and the LMPC only communicates with its neighbors. At a sampling time, a subsystem LMPC optimizes its future control input trajectory assuming that the states of its upstream neighbors remain the same as (or close to) their predicted state trajectories obtained at the previous sampling time. Both noniterative and iterative implementation algorithms are considered. The performance of the proposed designs is illustrated via a chemical process example. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J 60: 4124–4133, 2014     

非线性Hammerstein模型预测控制策略及其在pH中和过程中的应用

所有实际工业过程都包含一定程度的非线性,如pH中和过程由于其本身的强非线性是工业过程控制中具有挑战性的难题,但至今为止仍缺乏有效的非线性控制方法。将基于差分方程模型的模型预测控制策略(model predictive control,MPC)推广到包含一个静态非线性多项式函数和一个线性差分方程动态环节的非线性Hammerstein系统,详细描述了基于静态非线性多项式函数的最优控制作用求解方法,提出了一套新的非线性Hammerstein MPC 控制策略(nonlinear Hammerstein predictive control,NLHPC)。pH中和过程控制仿真和控制实验表明,NLHPC的控制结果好于工业上常用的非线性 PID(nonlinear PID,NL-PID)控制器。     

变增益的非线性预测控制算法

采用变增益策略,用输入与稳态输出的映射表示系统的静态非线性,用一个增益为1的ARX模型表示系统的动态模型,代替多数文献中常用的分段线性多模型方法进行非线性系统的预测控制.文中通过对连续搅拌釜反应器(CSTR)的仿真,验证了本算法的有效性.