非線性系統(tǒng)的模糊模型預(yù)測控制.pdf

1、非線性現(xiàn)象是自然界的基本現(xiàn)象之一，在化工、煉油、石化、冶金、制漿造紙等過程工業(yè)的工程系統(tǒng)中，大量存在著反應(yīng)、精餾、裂解、熔煉、結(jié)晶、干燥等單元過程，其相關(guān)變量之間的相互影響均為十分復(fù)雜的非線性關(guān)系。非線性控制系統(tǒng)的研究受到學(xué)術(shù)界和工程界的極大重視，但無論在理論還是應(yīng)用研究方面均遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到令人滿意的結(jié)果。 本文在查閱眾多文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了預(yù)測控制與模糊控制的基礎(chǔ)理論、發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀以及未來可能的發(fā)展方向。探討了預(yù)測控制與模糊

2、控制這兩種方法結(jié)合的可能性。提出了兩種控制器：一是用普通PID控制器實現(xiàn)的基于T-S模糊模型描述的非線性模糊控制器，另一種是基于模糊模型的非線性DMC預(yù)測控制器，為非線性系統(tǒng)控制器的實際應(yīng)用提供了實用方便的選擇。 為了研究模糊模型PID優(yōu)化控制的策略，我們在浙江大學(xué)工業(yè)控制技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室建立的填料塔實驗裝置的基礎(chǔ)上，建立了一套填料塔熱交換系統(tǒng)。系統(tǒng)由填料塔裝置、蒸汽發(fā)生裝置、水供給系統(tǒng)以及計算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。該裝置可模擬塔

3、類裝置的各種過程，以此為對象進(jìn)行各種控制策略的實踐和理論的研究。本文介紹了換熱塔實驗裝置及該裝置的過程原理。 針對填料塔熱交換過程的強(qiáng)非線性與不穩(wěn)定性，在機(jī)理分析的基礎(chǔ)上建立了分段非線性模型，采用本文提出的模糊模型PID優(yōu)化控制的方法，設(shè)計了該裝置的模糊模型PID優(yōu)化控制器，對系統(tǒng)溫度進(jìn)行控制。 本文最后給出了實驗結(jié)果，并與傳統(tǒng)的PID控制作了對比。實驗結(jié)果表明，采用本文提出的方法，整個裝置運(yùn)行性能良好，控制效果令人滿意