多變量時(shí)變時(shí)延系統(tǒng)DMC算法及應(yīng)用研究.pdf

1、時(shí)延在工業(yè)過(guò)程、機(jī)械傳動(dòng)和流體輸送等工業(yè)系統(tǒng)中廣泛存在,同時(shí)由于系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的差異和外部環(huán)境的干擾,系統(tǒng)時(shí)延呈現(xiàn)出隨機(jī)、有界、時(shí)變和不確定等特點(diǎn),這對(duì)多變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析造成了很大的困難。
　　 動(dòng)態(tài)矩陣控制(DynamicMatrixControl,DMC)是一種典型的增量式預(yù)測(cè)控制算法,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好和應(yīng)用靈活等特點(diǎn),已在工業(yè)過(guò)程控制中得到了廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)一類(lèi)多變量時(shí)變時(shí)延系統(tǒng),研究動(dòng)態(tài)矩陣控制算法及其在網(wǎng)

2、絡(luò)化系統(tǒng)和倒立擺裝置中的應(yīng)用。主要的工作和成果歸結(jié)如下:
　　 首先,研究了一類(lèi)多變量時(shí)變時(shí)延系統(tǒng)DMC算法的設(shè)計(jì)和分析問(wèn)題?？紤]系統(tǒng)的時(shí)變時(shí)延特性,將其轉(zhuǎn)化為固定上界時(shí)延系統(tǒng)。基于多輸入多輸出的狀態(tài)空間模型,通過(guò)滾動(dòng)優(yōu)化含有時(shí)延信息的性能指標(biāo)函數(shù),得到時(shí)變時(shí)延系統(tǒng)DMC控制器。再利用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式方法,建立DMC控制器閉環(huán)穩(wěn)定的充分條件。進(jìn)一步,考慮預(yù)測(cè)模型和系統(tǒng)模型存在失配的情況,研究DMC算法的

3、魯棒性設(shè)計(jì)和分析問(wèn)題,得到其魯棒穩(wěn)定的充分條件。
　　 其次,研究了上述DMC算法在網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的應(yīng)用?？紤]一類(lèi)前向通道和反饋通道均存在有界時(shí)變時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng),將其建模為多變量時(shí)變時(shí)延系統(tǒng),進(jìn)而設(shè)計(jì)其DMC算法。以雙容水槽液位網(wǎng)絡(luò)化控制為例,仿真驗(yàn)證算法的有效性。結(jié)果表明:多變量時(shí)變時(shí)延DMC算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延具有較好的補(bǔ)償作用和一定的魯棒穩(wěn)定性。
　　 最后,研究并實(shí)現(xiàn)了上述DMC算法對(duì)倒立擺的控制。考慮直線倒立擺系統(tǒng),