基于擾動抑制的多變量控制系統(tǒng)性能評估與應(yīng)用.pdf

1、在控制領(lǐng)域，性能評估屬于較年輕的一個(gè)分支，但在二十余年的發(fā)展過程中，卻受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在工業(yè)生產(chǎn)中，大部分的擾動是隨機(jī)擾動，對于隨機(jī)擾動的抑制能力表現(xiàn)在過程輸出的方差上，因此最小方差指標(biāo)以及基于此發(fā)展起來的LQG、GMV等性能指標(biāo)成為了主流。日益復(fù)雜化的工業(yè)流程也使得實(shí)際系統(tǒng)呈現(xiàn)出回路個(gè)數(shù)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(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)之一。本文的研究主要包括:
　　 1.在最小方差指標(biāo)的

2、基礎(chǔ)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(shí)滯變化的情況下，基于最小方差指標(biāo)的評估可能會得到錯(cuò)誤的結(jié)論，而新的方法可以避免這一缺點(diǎn)。利用交互矩陣可將擴(kuò)展指標(biāo)推廣到多變量系統(tǒng)的評估中，本文將這一算法應(yīng)用于精餾塔過程的評估。精餾塔過程的仿真示例驗(yàn)證了方法的有效性，表明過程時(shí)滯變化時(shí)用擴(kuò)展指標(biāo)來進(jìn)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(jì)算復(fù)雜的情況，總結(jié)了Xia和Huang提出的利用過

3、程時(shí)滯信息構(gòu)造矩陣來替代交互矩陣，得到最小方差指標(biāo)上下限來估計(jì)真值的方法，并分析了方法的適用性。求取交互矩陣本質(zhì)上也就是需要知道系統(tǒng)的Markov參數(shù)，這相當(dāng)于要獲得過程模型完整的信息，通常情況下難以達(dá)到。但是過程的時(shí)滯信息則比較容易獲得，甚至通過日常的操作數(shù)據(jù)，不需要進(jìn)行測試就可以得到。通過仿真分析則發(fā)現(xiàn)當(dāng)過程交互矩陣階次較大時(shí)，這一方法的效果較好。
　　 3.在LQG權(quán)衡曲線的基礎(chǔ)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(zhǔn)，可以避免求解代數(shù)Riccati方程，計(jì)算簡便，可以將其用于實(shí)時(shí)計(jì)算上，能用于對工業(yè)現(xiàn)場大量回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在計(jì)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(jù)模型的階次作截?cái)嗟牟僮?，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(quán)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(zhǔn)函數(shù)設(shè)計(jì)LQG控制器的方法。在通過子空間的方法獲得LQ