基于擾動抑制的多變量控制系統(tǒng)性能評估與應用.pdf

1、在控制領域，性能評估屬于較年輕的一個分支，但在二十余年的發(fā)展過程中，卻受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。在工業(yè)生產中，大部分的擾動是隨機擾動，對于隨機擾動的抑制能力表現在過程輸出的方差上，因此最小方差指標以及基于此發(fā)展起來的LQG、GMV等性能指標成為了主流。日益復雜化的工業(yè)流程也使得實際系統(tǒng)呈現出回路個數多，存在大量耦合等特性，因此多變量控制系統(tǒng)的性能評估也是學術界研究的熱點之一。本文的研究主要包括:
　　 1.在最小方差指標的

2、基礎上，提出了一種基于初始閉環(huán)系統(tǒng)的性能評估方法。在過程時滯變化的情況下，基于最小方差指標的評估可能會得到錯誤的結論，而新的方法可以避免這一缺點。利用交互矩陣可將擴展指標推廣到多變量系統(tǒng)的評估中，本文將這一算法應用于精餾塔過程的評估。精餾塔過程的仿真示例驗證了方法的有效性，表明過程時滯變化時用擴展指標來進行評估更能反映系統(tǒng)性能的變化。
　　 2.對于多變量系統(tǒng)性能評估中交互矩陣計算復雜的情況，總結了Xia和Huang提出的利用過

3、程時滯信息構造矩陣來替代交互矩陣，得到最小方差指標上下限來估計真值的方法，并分析了方法的適用性。求取交互矩陣本質上也就是需要知道系統(tǒng)的Markov參數，這相當于要獲得過程模型完整的信息，通常情況下難以達到。但是過程的時滯信息則比較容易獲得，甚至通過日常的操作數據，不需要進行測試就可以得到。通過仿真分析則發(fā)現當過程交互矩陣階次較大時，這一方法的效果較好。
　　 3.在LQG權衡曲線的基礎上，提出了基于子空間辨識的一般化LQG性能評

4、估方法。使用子空間的方法來求解LQG性能基準，可以避免求解代數Riccati方程，計算簡便，可以將其用于實時計算上，能用于對工業(yè)現場大量回路的實時監(jiān)控。在計算過程中雖然用到子空間辨識，但沒有求出具體的模型，即沒有根據模型的階次作截斷的操作，最大程度保留了原始的信息。一般化的LQG性能評估方法有別于LQG權衡曲線之處在于能為性能評估提供更多的信息。
　　 4.提出了基于性能基準函數設計LQG控制器的方法。在通過子空間的方法獲得LQ