典型非線性控制系統(tǒng)的智能預(yù)測控制研究.pdf

1、預(yù)測控制是一種基于模型的計算機(jī)控制算法，是20 世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型控制算法，它克服了現(xiàn)代控制理論在工業(yè)生產(chǎn)過程中的諸多困難，是面向?qū)嶋H工業(yè)過程發(fā)展起來的一類先進(jìn)控制方法。自從預(yù)測控制出現(xiàn)以來，一直深受控制界的關(guān)注，將智能控制理論與預(yù)測控制機(jī)理相結(jié)合，使預(yù)測控制向智能化方向發(fā)展，以滿足復(fù)雜工業(yè)過程控制的需要，是當(dāng)前預(yù)測控制發(fā)展的新趨勢。 本課題以浙江天煌公司的THJ-3 型高級過程控制實(shí)驗(yàn)裝置上的鍋爐溫度控制這個非線性

2、系統(tǒng)為研究對象，該鍋爐系統(tǒng)是一個帶有輸入時滯和慣性時滯的非線性系統(tǒng)，被控量是鍋爐內(nèi)膽的溫度。溫度控制是通過控制三相移相調(diào)壓裝置給鍋爐內(nèi)膽加熱。其輸出相對于輸入是一個呈S形的強(qiáng)非線性曲線，而且鍋爐系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個大滯后強(qiáng)非線性系統(tǒng)。本文以半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)，并結(jié)合混合仿真平臺，將智能控制與預(yù)測控制相結(jié)合,提出了兩種新的智能預(yù)測控制算法。并將算法應(yīng)用于實(shí)際控制中。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該算法能獲得良好的控制效果。

3、 第一種方法是結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)控制，通過對系統(tǒng)進(jìn)行辨識設(shè)計了帶有時序邏輯，誤差反饋目標(biāo)優(yōu)化和模糊監(jiān)督控制器的智能控制器。通過使用RBFNN辨識控制器預(yù)測系統(tǒng)誤差，并綜合控制目標(biāo)和系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，設(shè)計了一種帶有時間序列的多模變結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制器進(jìn)行輔助目標(biāo)優(yōu)化,從而將帶有微分項多步控制預(yù)測目標(biāo)函數(shù)的多個單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器結(jié)合起來,同時利用多模變結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制器保證系統(tǒng)切換時系統(tǒng)輸出和系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。通過在仿真平臺上的仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，算法充分

4、考慮到系統(tǒng)對快速型和穩(wěn)定性的要求，滿足了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)多個性能指標(biāo)，仿真效果優(yōu)異。 第二種方法介紹了非線性PID 網(wǎng)絡(luò)算法的推導(dǎo)過程和仿真結(jié)果。本網(wǎng)絡(luò)用兩個網(wǎng)絡(luò)，一個用來辯識，一個用來控制，兩者相互協(xié)調(diào)配合，能達(dá)到很好的控制效果。控制網(wǎng)絡(luò)的輸入為期望值與實(shí)際輸出值的偏差，偏差變化率和偏差變化率的平方，改變了以往輸入為以前時刻的輸出和控制量的傳統(tǒng)模式，目標(biāo)函數(shù)也與以往有所改進(jìn)。并且用仿真與實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了此方法的可行性與優(yōu)越之處，從而證