非線性預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.pdf

1、為了解決化工過(guò)程中存在的非線性、變量眾多、約束條件眾多、不確定性以及時(shí)滯等問(wèn)題，本文對(duì)幾類非線性系統(tǒng)提出了預(yù)測(cè)控制策略。 首先提出了基于小波變換的非線性廣義預(yù)測(cè)控制算法。預(yù)測(cè)模型采用 Hammerstein模型，對(duì)于其靜態(tài)非線性部分采用小波網(wǎng)絡(luò)來(lái)辨識(shí)，動(dòng)態(tài)線性部分用最小二乘法來(lái)辨識(shí)。以連續(xù)攪拌化學(xué)反應(yīng)器為例驗(yàn)證閉環(huán)系統(tǒng)的跟蹤特性，結(jié)果表明閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。 接著針對(duì)一類帶有不確定性的單輸入單輸出的仿射非線性系統(tǒng)

2、，設(shè)計(jì)了一種非線性預(yù)測(cè)控制器。用反步設(shè)計(jì)思想獲得具有待定參數(shù)的控制器表達(dá)式，然后用預(yù)測(cè)控制在線優(yōu)化獲得控制器的參數(shù)。用這種方法設(shè)計(jì)的控制器更易使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。連續(xù)發(fā)酵過(guò)程的仿真結(jié)果也驗(yàn)證了控制器是有效的。 然后考慮到多數(shù)化工系統(tǒng)中存在的時(shí)滯問(wèn)題，提出了針對(duì)一類單輸入單輸出時(shí)滯非線性系統(tǒng)的非線性預(yù)測(cè)控制算法。利用反步設(shè)計(jì)的迭代設(shè)計(jì)思想，在每一步構(gòu)造李亞普諾夫一克拉索夫斯基泛函，用放大不等式的方法獲得控

3、制器表達(dá)式。如果系統(tǒng)的時(shí)滯是已知的，可保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：如果系統(tǒng)的時(shí)滯是不確定的，可保證閉環(huán)系統(tǒng)的一致最終有界性。又用預(yù)測(cè)控制在線優(yōu)化獲得控制器的參數(shù)，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。以一個(gè)工業(yè)實(shí)例一兩級(jí)連續(xù)攪拌化學(xué)反應(yīng)器為例來(lái)驗(yàn)證文中的主要結(jié)論。仿真結(jié)果也表明了控制器具有良好的控制特性。 最后基于輸入輸出反饋線性化的方法，提出了一種在有輸入輸出約束存在的情況下的多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制策略。非線性預(yù)測(cè)模型通過(guò)非線性坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)變