基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制是國(guó)內(nèi)外復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域中研究的前沿問(wèn)題之一。本文根據(jù)預(yù)測(cè)控制的三大機(jī)理，在分析基本的預(yù)測(cè)控制算法的基礎(chǔ)上，探討了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制算法。重點(diǎn)研究了非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的原理和方法，以及BFGS算法在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制優(yōu)化求解中的應(yīng)用。 論文工作的主要研究?jī)?nèi)容和特色如下： 1)緒論部分對(duì)預(yù)測(cè)控制產(chǎn)生的歷史背景、發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題作了簡(jiǎn)要的綜述。對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)

2、絡(luò)理論的產(chǎn)生和發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單的回顧。 2)第二章針對(duì)三種典型預(yù)測(cè)控制算法(即模型算法控制、動(dòng)態(tài)矩陣控制和廣義預(yù)測(cè)控制)討論了預(yù)測(cè)控制的基本結(jié)構(gòu)和原理，深入分析了它們的預(yù)測(cè)模型、反饋校正與滾動(dòng)優(yōu)化方法。給出了廣義預(yù)測(cè)控制算法的仿真實(shí)例，相比于普通的PID算法，控制品質(zhì)明顯提高。對(duì)非線性系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。 3)第三章討論了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型、結(jié)構(gòu)以及它的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)算法。深入分析了標(biāo)準(zhǔn)BP算法的基本原理、程序

3、實(shí)現(xiàn)以及存在的問(wèn)題。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)BP算法的局限性給出了其改進(jìn)的算法。在此基礎(chǔ)上用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測(cè)模型，根據(jù)預(yù)測(cè)控制的三大機(jī)理論述了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)構(gòu)成。詳細(xì)給出了單步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制算法，并指出單步預(yù)測(cè)控制算法雖然簡(jiǎn)單，但所含信息量少，系統(tǒng)抗干擾性和魯棒性較差；采用級(jí)聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遞推多步預(yù)測(cè)方法，建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測(cè)模型，并推導(dǎo)出多步神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制BFGS優(yōu)化算法。 4)第四章基于一個(gè)375MW熱電廠的鍋爐一汽輪機(jī)系統(tǒng)仿

4、真模型，離線辨識(shí)建立了一個(gè)基于三層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)模型，討論了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、訓(xùn)練算法等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模問(wèn)題。并提出了基于多步預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)控制方案。通過(guò)仿真研究表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制算法優(yōu)于常規(guī)的多回路PID控制器。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)控制方案為解決非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制問(wèn)題提供了一種可行的方法。 5)最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并結(jié)合自己的研究心得，指出一些可深入研究或有待解決的問(wèn)題，如非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制算法中主要設(shè)計(jì)