三角區(qū)間軟約束模型預(yù)測控制及其在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用.pdf

1、水泥工業(yè)是目前我國市場重要的工業(yè)之一，其核心設(shè)備是水泥回轉(zhuǎn)窯，其性能直接關(guān)系到水泥產(chǎn)量與質(zhì)量。本課題以新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)地研究了水泥回轉(zhuǎn)窯變量間的關(guān)系，結(jié)合工業(yè)過程的實際特點，針對現(xiàn)有模型預(yù)測控制算法的缺陷，從水泥回轉(zhuǎn)窯的工藝研究入手進行機理分析，提出了基于三角區(qū)間軟約束的線型預(yù)測控制算法和基于三角軟約束的非線性預(yù)測控制算法。具體研究工作如下：
　　首先，研究預(yù)測控制算法的基本原理，將預(yù)測控制算法分為線性模

2、型預(yù)測控制算法和非線性模型預(yù)測控制算法，并分別對其常用方法進行了研究和學(xué)習(xí)，通過對比分析選擇線性動態(tài)矩陣控制與基于組合模型的非線性預(yù)測控制作為研究基礎(chǔ)。
　　其次，針對線性MPC算法，建立了一種基于三角區(qū)間軟約束的線型預(yù)測控制算法。從工業(yè)過程實際需要出發(fā)，根據(jù)所設(shè)置的容忍區(qū)間及理想目標值確定三角區(qū)間，從而實現(xiàn)優(yōu)先將CV控制在三角區(qū)間中，再對CV進行動態(tài)優(yōu)化，逐步將CV控制到理想的目標值。該算法也同時增加了系統(tǒng)的自由度，保證了魯棒性

3、。
　　然后，根據(jù)工業(yè)過程實際工作明顯的非線性特征和復(fù)雜的工作流程，設(shè)計出基于三角軟約束的非線性系統(tǒng)預(yù)測控制算法。在預(yù)測時域內(nèi)自定義CV的約束上下限，然后對自定義約束進行軟化處理，構(gòu)成三角軟約束，將其加入到目標函數(shù)中進行優(yōu)化求解，讓預(yù)測輸出在未來的一段時間內(nèi)趨向于設(shè)定值，實現(xiàn)對程序的有效控制。
　　最后，研究了水泥回轉(zhuǎn)窯的工作機理，選擇合適的控制參數(shù)，利用實際測得的數(shù)據(jù)進行模型的辨識，構(gòu)造BP-ARX組合模型作為預(yù)測模型，設(shè)