預(yù)測(cè)函數(shù)控制及其應(yīng)用研究.pdf

1、預(yù)測(cè)控制策略因其預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正三大特征符合工業(yè)過(guò)程控制的實(shí)際需要，因此自提出至今在理論和應(yīng)用方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。而預(yù)測(cè)函數(shù)控制是預(yù)測(cè)控制領(lǐng)域中最新的研究方向之一。近年來(lái)，預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法的應(yīng)用已從最初的快速過(guò)程，如工業(yè)機(jī)器人的手臂控制、雷達(dá)跟蹤控制等發(fā)展到慢速過(guò)程，如間歇反應(yīng)過(guò)程的溫度跟蹤控制等，而且，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也己呈逐步發(fā)展之趨勢(shì)。本文主要從理論和應(yīng)用兩方面對(duì)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法進(jìn)行了研究。理論方面主要從預(yù)測(cè)函數(shù)控制的基

2、本原理出發(fā)，研究了一般情況下的基于狀態(tài)空間描述的預(yù)測(cè)函數(shù)控制策略和幾種典型非線性系統(tǒng)的非線性預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法。在應(yīng)用上，有預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法在實(shí)際水槽液位對(duì)象中的應(yīng)用，也有針對(duì)實(shí)際過(guò)程的仿真研究。論文主要研究工作集中于以下幾個(gè)方面： 1.介紹了預(yù)測(cè)控制方法的基本原理；對(duì)預(yù)測(cè)控制的發(fā)展概況和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的綜述。 2.從預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法的基本原理出發(fā)，詳細(xì)地介紹了基于狀態(tài)空間描述的單變量系統(tǒng)預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法的原理和具體算

3、法；從算法上可以看出該控制方法計(jì)算簡(jiǎn)單，從仿真實(shí)驗(yàn)上證明了該控制方法具有跟蹤準(zhǔn)確、快速，抑制干擾等特點(diǎn)。 3.針對(duì)工業(yè)過(guò)程中大量存在的多變量控制系統(tǒng)，分析了多變量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分類(lèi)，提出了一種PFC多變量直接控制律算法。詳細(xì)推導(dǎo)了基于傳遞函數(shù)模型的一階加純滯后對(duì)象多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法(MPFC)，并通過(guò)仿真研究進(jìn)行了算法的有效性和魯棒性驗(yàn)證。仿真結(jié)果說(shuō)明了多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法的有效性和實(shí)用性。 4.結(jié)合解耦思想研究多

4、變量系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦PFC算法，通過(guò)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，對(duì)多變量系統(tǒng)進(jìn)行解耦，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)解耦后各子系統(tǒng)進(jìn)行單變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制，以確定各個(gè)控制量。仿真表明，該算法有較好的跟蹤特性，對(duì)解決多變量系統(tǒng)的優(yōu)化和控制具有一定的適用性。 5.實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程一般為非線性系統(tǒng)，許多控制方法都試圖解決一般非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題，但這是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。本文也同樣只能退而求其次，討論了把預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法推廣到以下兩種非線性系統(tǒng)的特殊模型中