間歇過(guò)程模糊預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)控制方法研究.pdf

1、間歇生產(chǎn)過(guò)程是以順序的操作步驟進(jìn)行批量產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工、藥品生產(chǎn)、生物制品、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并隨著工業(yè)生產(chǎn)柔性化的趨勢(shì)和市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求，受到越來(lái)越多的重視。傳統(tǒng)的間歇生產(chǎn)過(guò)程中人工操作占很大的比重，自動(dòng)化水平普遍較低，因此，迫切需要運(yùn)用先進(jìn)的控制策略和優(yōu)化方法來(lái)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。 由于許多間歇過(guò)程單元存在非線性、大滯后、時(shí)變和數(shù)學(xué)模型不確定等特征，采取傳統(tǒng)的PID控制，難以達(dá)到理想的控制效果；

2、同時(shí)，又由于間歇過(guò)程的運(yùn)行一般是在沒(méi)有穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的過(guò)渡狀態(tài)下進(jìn)行，其控制和優(yōu)化問(wèn)題十分復(fù)雜，采用簡(jiǎn)單的智能控制策略效果欠佳。因此非常有必要研究新的智能控制策略。考慮到間歇過(guò)程具有一個(gè)鮮明的特點(diǎn)，即過(guò)程運(yùn)行是分批重復(fù)進(jìn)行的，且每次的運(yùn)行時(shí)間有限，這恰好與迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)的適用特征相吻合。但是，傳統(tǒng)的ILC是針對(duì)單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，而且對(duì)過(guò)程控制中經(jīng)常遇到的約束、耦合等問(wèn)題的求解并不太適合。而模糊模型、預(yù)測(cè)控制在這些問(wèn)題上具有各自

3、的優(yōu)勢(shì)。因此，本課題在對(duì)上述三種方法進(jìn)行綜合應(yīng)用并加以改進(jìn)的基礎(chǔ)上，給出了一種預(yù)測(cè)迭代學(xué)習(xí)新算法；研究了一種在無(wú)模型和無(wú)先驗(yàn)知識(shí)的情況下設(shè)計(jì)基于模糊預(yù)測(cè)迭代學(xué)習(xí)控制器的方案。編制了實(shí)現(xiàn)這種控制器算法的程序，通過(guò)仿真研究，驗(yàn)證了該控制器的性能。最后，考慮到農(nóng)藥生產(chǎn)屬于典型的間歇過(guò)程，因此將本課題的研究結(jié)果應(yīng)用于氧樂(lè)果合成反應(yīng)溫度過(guò)程的控制，較好的滿足了控制要求。 本課題主要工作和研究?jī)?nèi)容如下：(1)分析了模糊控制、預(yù)測(cè)控制和迭代學(xué)

4、習(xí)控制的發(fā)展現(xiàn)狀。 (2)研究了模型預(yù)測(cè)控制的基本原理，深入分析了T-S模糊模型辨識(shí)方法，并將其與預(yù)測(cè)控制相結(jié)合，給出了模糊預(yù)測(cè)控制的兩種結(jié)構(gòu)。 (3)研究了迭代學(xué)習(xí)控制的基本原理，針對(duì)工業(yè)間歇過(guò)程常用的反饋-前饋迭代學(xué)習(xí)控制，分析比較了已有的兩種反饋-前饋迭代學(xué)習(xí)控制存在的缺陷，在此基礎(chǔ)上，研究了預(yù)測(cè)控制與迭代學(xué)習(xí)控制的結(jié)合技術(shù)，在迭代學(xué)習(xí)控制中引入預(yù)測(cè)的思想，給出了一種改進(jìn)的迭代學(xué)習(xí)算法。 (4)將模糊模型辨