非线性预测函数控制研究与应用

针对非线性预测函数控制,分析了基于智能模型的非线性预测模型的优缺点,提出基于特征模型的非线性预测模型。其结合被控对象的动力学特征和控制性能要求,用一个二阶的慢时变线性模型表征原先的被控对象,适用于高阶线性对象和一般的非线性对象。将特征模型作为非线性预测模型,即可获得基于特征模型的非线性预测函数控制算法。提出利用测试建模法获取特征模型,通过在不同的工作条件下测试非线性对象,获得一族曲线,利用系数区间表示特征方程中的系数,避免了特征模型慢时变参数的在线辨识问题,从而使该算法具有运算速度快、控制性能优、适用范围广的特点。结合连续搅拌式罐反应器的温度控制和电厂球磨机入口负压的控制开展了应用研究。     

基于Kautz模型的优化补偿预测函数控制

利用Kautz函数逼近得到表征过程对象的状态空间方程,基于Kautz模型设计一种稳定的自适应预测函数控制器。通过对闭环系统广义状态方程的稳定性分析,依据Lyapunov稳定性定理得到控制系统稳定的条件。并对算法进行改进,提出一种衰减因子优化补偿方法,设计局部搜索和混沌优化2种算法实现在线寻优调节补偿因子,抑制系统突变,减少调节时间,提高控制品质。仿真研究证明了该控制算法的有效性。     

基于神经网络辨识的模糊预测函数控制

针对生产过程中存在的滞后性、时变性、不确定性和变工况等特点及预测函数控制中模型失配的影响的情况,提出了基于神经网络辨识参数、通过模糊推理对控制量进行补偿的解决方案。并将基于神经网络辨识的模糊补偿预测函数控制应用于锅炉燃烧控制系统,通过连续系统仿真,结果表明这种控制器具有较强的鲁棒性。     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机预测转矩控制

开关磁阻电机独特的双凸极结构导致电机在运行过程中产生较大的转矩脉动,限制了开关磁阻电机的应用范围.为抑制转矩脉动,本文将转矩分配函数和模型预测控制相结合,提出一种基于转矩分配函数的预测转矩控制策略.首先,由转矩分配函数将参考转矩离线分配至各相;其次,利用开关磁阻电机离散模型预测下一周期转矩大小;最后,通过代价函数选取最...     

基于TOPSIS优化永磁同步电机预测控制成本函数

针对多目标约束条件下,为永磁同步电机预测控制算法成本函数选择适当的权重因子,提出了一种逼近理想解排序法(TOPSIS)优化成本函数的优选顺序方法改进权重因子的选择。首先,采用TOPSIS选择一个最接近理想控制动作的正解和最远离理想控制动作的负解,对成本函数中的控制变量进行优先级排序,以确保在每个采样持续时间内选择最佳控制措施。其次,根据上一时刻的最优控制状态,将预测的下一个切换时刻状态用于成本函数优化,从而减少了预测控制算法的计算持续时间。仿真和实验结果表明：与传统预测控制方法相比,基于TOPSIS的预测控制在具有较小开关频率的稳定操作下降低了电磁转矩和磁链的纹波,并且能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。     

最优参考轨迹的预测函数控制

采用预测函数控制计算控制指令,并运用模糊推理对控制量进行补偿,使飞机自动地跟踪已规划出的最优参考轨迹,并针对各种典型地形进行了数字仿真,大量的数字仿真表明该方案是可行的。     

船舶电力系统柴油机的小波基预测函数控制

针对传统预测函数控制所选取的基函数都是全局函数而不能根据对参考轨迹在不同时刻的逼近精度不同进行灵活设置,损害了预测时域的整体优化目标的问题,提出了一种基于小波函数的预测函数控制(PFC)方法,并以Morlet函数作为小波基函数设计了船舶电力系统柴油机调速系统的预测函数控制器。利用小波函数的局部性和多尺度分析特性,对基函数的个数和位置分布可灵活设置。理论分析和仿真都表明,与常规的PFC相比,所设计的小波PFC调速器具有更好的跟踪能力和较强的鲁棒性,能很好地抑制参数变化和外部扰动对系统的影响,有利于提高柴油机调速系统的控制精度,从而保持整个船舶电力系统的安全稳定。     

基于Laguerre函数多模型预测控制的再热汽温控制系统研究

针对火电厂再热汽温对象非线性和传统预测控制计算负荷大的问题,将Laguerre函数、状态观测和多模型控制技术相结合,提出了一种基于状态空间的新型预测控制方法,并应用于超临界机组再热汽温控制系统中。仿真结果表明:无论在稳定负荷还是变负荷情况下,该方法均可保持较好的控制品质,且计算负荷明显降低。     

基于PID型代价函数的永磁同步电机模型预测电流控制

有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在控制性能依赖于模型参数准确度的问题.为此,在永磁同步电机FCS-MPC电流控制场合,提出一种比例-积分-微分(PID)型代价函数,包括用以消除稳态电流误差的积分误差代价和具有降低电流方均根误差功能的微分误差代价.在PID型代价函数概念中,可将传统的给定跟踪型代价函数归类为比例误差...     

基于调制函数模型预测直接功率控制的单相PWM整流器

有限集模型预测直接功率控制（FCS-MP-DPC）算法是利用系统模型来预测下一周期的有功无功功率,通过迭代寻优得到使给定功率与实际功率之间误差最小的电压矢量进行控制,它存在着在线计算量大、开关不固定、谐波畸变率高等问题。基于此,提出一种基于调制函数的模型预测直接功率控制（MP-DPC）算法,该算法是利用整流器输入端电压面积等效的原则,引入调制函数,再根据功率误差最小的评价函数选择最优调制函数,最后结合PWM模块将调制函数转转成开关状态进行控制。与FCS-MP-DPC算法相比,提出的MP-DPC算法有效降低了FCS-MP-DPC逐个迭代寻优的计算量,同时固定了开关频率,降低了电流谐波畸变。最后Matlab/Simulink仿真和半实物实验验证了该算法的正确性。     

基于PLC的冷连轧卷取机预测控制模块设计

针对冷连轧卷取机张力控制系统中被普遍关注的控制精度及设备改造成本问题,设计了一款基于PLC的广义预测控制模块,代替了常规控制系统稳态轧制过程中的张力PI控制器.在分析了卷取机张力系统的数学模型与常规控制方案后,着重介绍了基于PLC的预测控制算法模块设计方法,并将研究的算法模块嵌入到实际系统中去.运行结果验证了模块的有效性与经济性.     

改进的预测函数控制算法及其应用研究

针对典型的一阶惯性纯滞后2入2出多变量系统，提出了基于Smith 预估补偿思想的分散解耦、集中控制的预测函数控制设计方法：将系统分解成两个具有可测扰动的单入单出子系统，当扰动通道的纯滞后时间大于控制通道的纯滞后时间时，控制器输出可根据系统输入输出的已知信息求出；当2个子系统的扰动通道纯滞后时间均小于控制通道的滞后时间，可以通过求解二元一次方程组求出，从而实现多变量预测函数控制。通过对一典型工业过程的一阶加纯滞后等价描述对象的仿真研究,证明这种算法不仅可以实现静态完全解耦和无静差跟踪，而且能够获得更好的动态解耦品质；同时在各种模型失配情况下有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于小波预测控制的并网逆变器研究

为进一步改善并网电流的谐波频谱,提出一种能够降低开关频率附近谐波的最大小波尺度预测控制方法。推导出d,q坐标下小波调制(WM)逆变器输出电压变尺度数学模型;根据并网逆变器离散状态方程得到了d,q轴解耦的最大小波尺度控制函数;再根据WM逆变器输出的相位模型控制三相小波尺度j_a,j_b,j_c变化,实现了在单位功率因数下对并网逆变器输出电流的控制。仿真和实验结果证明了该方法的有效性和实用性。     

基于非线性模型预测控制的快控汽门的研究

应用预测控制理论对发电机快控汽门进行了研究。提出基于非线性模型预测控制的快速汽门控制器设计方法并推导出控制规律解析式。对单机无穷大系统的计算机仿真研究表明，基于这一方法所设计的控制方法无论在瞬时故障还是永久故障都显著地提高了电力系统稳定性，也有效地改善了系统的动态特性。     

过热汽温的稳定自适应预测函数控制

针对火电厂锅炉过热蒸汽温度的动特性设计了一种基于Laguerre模型的稳定自适应预测函数控制器。通过对闭环系统状态方程的稳定性分析，依据Lyapunov稳定性定理得到了控制系统稳定的必要条件。对于不同负荷情况下模型发生跳变所引起的不稳定，该文提出一种衰减因子补偿校正方法，并使用混沌算法在线寻优调节衰减因子，提高了控制品质。仿真研究中根据多模型切换性能指标函数来判断模型跳变，当负荷变化时，在线辨识模型参数，得到较好的控制结果，证明该算法的有效性。     

模糊预测控制及其在过热汽温控制中的应用

为了实现对大滞后复杂过程的高质量控制，本文将模糊控制与预测控制相结合，提出了模糊预测控制方法，并给出了相应的控制算法。该方法克服了常规模糊控制方法存在的控制后果不能及时反馈的不足，而与现代控制理论中的预测控制方法相比又具有算法简单、易于实现的优点。应用该方法对锅炉过热汽温控制进行了仿真研究，结果表明本文提出的模糊预测控制是很有效的。     

铜带材冷轧机控制系统的应用研究

本文叙述了铜带材冷轧机控制系统的网络体系结构，重点介绍了PLC控制系统和工业控制计算机在系统中的功能和作用。     

基于神经网络的非线性预测控制

本文简单地介绍了基于神经网络预测控制的基本原理;并且根据神经网络所采用网络模型的不同对预测模型进行了分类以及按照求解最优控制作用方式的不同介绍了几种常用的优化算法。     

基于预前控制异步电机直接转矩控制方案的研究

在传统异步电动机直接转矩控制方案中,由于负载的变化规律不可预测,因此其常会带来功率器件开关频率的较大变化,为此提出了一种基于预前控制的异步电动机直接转矩控制方法。该方法依据前一个周期的磁链和转矩误差,对下一个开关周期所应施加到异步电动机的定子电压矢量进行预测,然后借助空间矢量PWM的方法,合成此开关电压矢量。样机实验结果表明,该方案不但能维持逆变器的开关频率基本恒定,而且还具有比传统直接转矩控制更为优良的动静态特性。