有约束过程的预测控制

针对工业系统中广泛存在的约束过程,给出其预测控制的算法表述,并对实施中的控制系统稳定性和优化算法可行解的存在性问题进行了讨论,最后给出了仿真研究结果     

约束预测控制的可行解与稳定性

针对工业过程控制中广泛存在的约束问题,给出了混合约束状态反馈预测控制算法,进而研究了闭环系统的稳定性及其与预测控制优化问题可行解的关系,最后给出了仿真实例     

约束线性系统的最优控制

以预测控制的滚动优化原理为基础提出了一种约束红性系统的最优控制方法,此方法采用无限预测时域和有限控制时域,既能保证闭环稳定性又易于实现,带约束的三容系统的仿真结果表明了方法的有效性。     

多变量非线性系统的有约束模糊预测控制

针对多变量非线性系统提出了一种带约束输入的广义预测控制(GPC)算法.首先对多变量非线性系统建立T-S模糊模型,利用模糊聚类算法和正交最小二乘算法对输入变量的模糊划分及后件部分的参数分别进行辨识,然后在每个采样点对系统进行局部动态线性化.根据得到的系统线性化模型设计GPC算法,该算法充分考虑了控制输入及其增量受约束的情况,而且不必求D iophantine方程,大大减小了计算量.仿真结果表明该算法能保证系统输出有效跟踪设定值,而且控制输入和控制增量均在其约束范围之内.     

约束非完整移动机器人轨迹跟踪的非线性预测控制

针对存在非完整约束和控制输入约束的轮式移动机器人动力学模型,研究了其全动态误差系统准无限时域非线性模型预测控制策略,通过沿名义轨迹在线线性化获取局部稳定化控制器及不变终端域,以跟踪"8"字形轨迹为例进行了仿真,结果表明,闭环系统在满足控制输入条件下具有良好的跟踪性能。     

多变量系统控制输入受限的约束预测控制

针对多变量系统控制输入变量受约束的情况,利用预测控制器在设计过程中能显式地处理约束问题的特点和变量间的相互耦合关联作用,在计算控制律时,首先假设控制输入变量不受约束,计算出控制量,然后把不满足约束条件的控制量设定为边界值,并重新计算那些在约束范围内的控制量,使得原不满足约束条件的控制输入变量的作用得到补偿,该过程可反复进行,直到使得所有的控制量都满足约束条件,从而得到了一种新的约束预测控制算法。该算法物理意义明确,计算量小。仿真研究表明其控制效果优于硬约束限幅控制。     

带控制量约束的数控铣削过程广义预测控制

首先综合考虑伺服系统动特性加工过程中刀具变形等因素,将数控铣削过程简化为二阶模型。其次构造数控铣削过程广义预测控制律,并依据实际需要提出控制量约束条件和具体算法,计算机仿真结果表明,与无约束算法相比,闭环系统的性能可能得到显著改善,最后提出基于快速信号处理板的硬件及接口方案,并通过试验验证算法的正确性和有效性,结果表明,合理选择控制前景,输出前景和权因子,可避免因切深或切宽突变而引起的控制输入过大     

约束线性系统的最优控制

以预测控制的滚动优化原理为基础提出了一种约束线性系统的最优控制方法。此方法采用无限预测时域和有限控制时域 ,既能保证闭环稳定性又易于实现。带约束的三容系统的仿真结果表明了此方法的有效性     

广义预测控制的稳定性分析

分析了广义预测控制的状态空间结构 ,推导了闭环系统的特征方程和传递函数 ,给出了闭环系统稳定的条件 ,讨论了闭环系统的阶次 ,指出广义预测控制不改变系统的零点 ,但有助于克服纯滞后的影响 ;研究了控制量加权系数为 0时闭环系统的特性     

基于约束预测控制的增压锅炉汽包水位系统研究

为提高增压锅炉汽包水位的控制效果,解决增压锅炉汽包蓄水量和蒸发面积减小带来的变化速度问题,该文研究了增压锅炉蒸发系统的运行机理.基于集总参数法建立了蒸发系统的数学模型,将基于状态空间模型的约束预测控制算法应用于增压锅炉汽包水位控制系统,并进行了仿真研究.仿真结果表明,在外界扰动下汽包水位能够控制在规定的约束范围内,显示了约束控制算法的快速性,控制效果比较理想,增强了汽包水位控制系统的稳定性与鲁棒性,对进一步研究增压锅炉控制系统具有一定的参考价值.     

分箱式月球车的预测控制

设计了适应月球探测的分箱体可折叠的月球车移动机构.具有很大的柔性和很强的环境适应能力.为解决该移动系统的控制复杂性.基于一定的规则对复杂的月球车非线性模型进行建模,采用有控制约束的准Min-Max模型预测控制,实现从一个位置到另一个位置的运动.通过求解线性矩阵不等式(LMI)的凸优化获得状态反馈控制律,而LMI的可行性保证了闭环系统的稳定性.仿真表明在满足控制约束的条件下,采用预测控制实现对月球车移动系统目标探测是可行的.     

非自衡对象的预测控制

DMC在对非自衡对象建模时会产生截断误差,因此无法直接用于该类对象控制．根据非自衡对象阶跃响应的最后阶段可视为直线的特点,提出了一种基于对象阶跃响应的参数化模型的预测控制算法,该算法避免了DMC预测模型的截断误差影响．仿真结果表明,提出的算法对于设定值变化具有良好的跟踪性,对于模型参数的摄动具有良好的鲁棒性,该算法对于非自衡对象控制是有效的．     

一种双线性系统的预测函数控制算法

预测控制是以计算机为手段基于模型预测进行控制的方法，但是以往的预测控制算法通常是集中在线性渐进稳定对象，对非线性系统的研究工作较少。针对实际工业过程中广泛存在的双线性系统，通过对其每一滚动优化点进行线性化处理后，设计了一种简便高效的、可与线性系统媲美的预测函数控制算法，核算法具有解析形式，从而避免了一般非线性子优的繁琐计算。利用Matlab软件份真表明该非线性预测函数控制方法是一种计算简单、抑制干扰能力强、跟踪性能好、误差较小的有效的控制方法。     

基于神经网络的污水处理预测控制

针对国际水协(IWA)开发的基准仿真模型(Benchmark simulation model No.1,BSM1)中第5分区溶解氧质量分数和第2分区硝态氮质量分数的控制问题,提出了一种基于神经网络的多变量预测控制系统。控制系统中主要包括两部分:神经网络辨识器,用于提取对象的输出数据;神经网络控制器,用于输出控制变量。仿真结果表明:基于神经网络的预测控制系统具有较好的适应性和鲁棒性。     

锅炉汽包水位系统的预测函数控制

在给出具有可测干扰系统的预测函数控制(PFC)算法的基础上,结合预测函数控制、串级调节的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的PFC—PID透明控制策略:内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的PFC控制,可有效地克服汽包水位系统的另一主要扰动——蒸汽流量的扰动,同时PFC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下系统仍然具有良好的调节品质。计算机仿真结果显示了该控制策略的有效性和实用性。     

多变量广义预测控制系统的稳定性和鲁棒性

分析了多变量广义预测控制系统的稳定性，建立了一些新的稳定性定理，揭示了设计参数Ｎ，ＮＵ，λ和系统稳定性之间的关系，证明了存在有限时域使闭环系统指数稳定。分析了系统的鲁椿性，建立了鲁棒性分析定理，揭示了系统鲁棒性与无扰动的闭环系统稳定度和振荡性之间的关系，指出了广义预测控制中参考模型和观测多项式的应用可改善系统鲁棒性。     

经济性预测控制的切换控制策略优化算法设计

针对经济性预测控制优化问题,设计了切换控制策略的优化算法。首先,离线计算具有耗散性的Hessian矩阵指标;其次,在线优化阶段,根据系统状态所处的不同可行域,分别在经济指标优化和Hessian矩阵对应的动态指标优化之间进行切换,从而驱动系统状态收敛到稳态工作点,取得了较优的经济性能;最后,仿真结果验证了方法的有效性。     

基于非线性分离模型的预测控制及其应用

针对实际非线性过程控制的复杂性,提出了一种非线性分离模型用于描述非线性动态过程,在此基础上提出了一种基于非线性分离模型的预测控制方法.所提方法在海洋温度差发电装置及浆液混合控制的实际应用结果,证实了其可行性和有效性.     

多变量约束快速动态矩阵控制算法研究

针对快速动态过程与低维非方多变量系统，提出了一种多变量约束快速动态矩阵控制（DMC）算法。采用动态优化和经济优化两层结构，自动实现非方系统的控制结构转换。在满足基本控制目标的基础上，利用多余的自由度实现经济目标优化。算法采用阶跃响应模型与参数模型相结合的方法改进了预测模型，消除了截断误差，仅取每个输出未来的一点进行优化并计算单步控制作用。与常规多变量约束DMC算法比较，该算法有效地减小了计算负荷，而性能损失很少，可以直接在现有集散控制系统（DCS）上实现。工程应用实例与仿真证明了该控制算法的有效性。