字典序多目標(biāo)非線性預(yù)測(cè)控制的研究.pdf

1、作為一類(lèi)較為成熟的計(jì)算機(jī)控制算法，基于線性模型的預(yù)測(cè)控制已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。近年來(lái)，隨著工業(yè)控制要求的不斷提高，非線性預(yù)測(cè)控制的理論價(jià)值與實(shí)際應(yīng)用前景逐漸顯現(xiàn)，使之成為控制理論研究的熱點(diǎn)之一。 目前，有兩個(gè)阻礙非線性預(yù)測(cè)控制實(shí)際應(yīng)用的理論問(wèn)題：算法的計(jì)算量一般較大，難以滿(mǎn)足實(shí)際工程中在線優(yōu)化對(duì)計(jì)算速度的要求；在目前的非線性預(yù)測(cè)控制研究中，往往將多目標(biāo)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)控制問(wèn)題，以便求解，缺乏對(duì)實(shí)際工程中常見(jiàn)的有約束、

2、多目標(biāo)控制問(wèn)題的研究，難以滿(mǎn)足工業(yè)控制的需求。為解決上述理論問(wèn)題，推動(dòng)非線性預(yù)測(cè)控制的實(shí)際應(yīng)用，本文對(duì)字典序多目標(biāo)非線性預(yù)測(cè)控制器的框架結(jié)構(gòu)、快速算法等內(nèi)容進(jìn)行了研究，主要的工作成果如下： (1)作為工作基礎(chǔ)，首先研究了線性系統(tǒng)的多目標(biāo)預(yù)測(cè)控制器：以多溫區(qū)空間晶體生長(zhǎng)爐為對(duì)象，采用遺傳算法作為優(yōu)化方法，引入階梯式控制策略，設(shè)計(jì)了階梯式多變量預(yù)測(cè)控制器，并進(jìn)行了仿真研究?；谧值湫蚍椒ǎ芯苛四K多變量控制器的框架結(jié)構(gòu)、主控量選擇

3、策略、不同形式控制約束與控制目標(biāo)的處理；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了模塊多變量模型算法控制器，并以Shell標(biāo)準(zhǔn)控制問(wèn)題為對(duì)象進(jìn)行了仿真研究。 (2)針對(duì)模塊多變量預(yù)測(cè)控制器，研究了非線性預(yù)測(cè)控制的快速算法：分析了一步快速非線性預(yù)測(cè)控制算法的誤差來(lái)源，得出了解析的誤差表達(dá)式，并提出了校正方法；通過(guò)以多個(gè)一步預(yù)測(cè)代替多步預(yù)測(cè)，提出了基于參考軌跡的階梯式快速非線性預(yù)測(cè)算法，能解析求解多步預(yù)測(cè)控制律，同時(shí)可保持較小的計(jì)算量；以水箱液位控制系統(tǒng)為

4、對(duì)象，對(duì)這兩種算法進(jìn)行的仿真和實(shí)驗(yàn)控制研究，驗(yàn)證了算法的有效性，特別是在模型失配時(shí)的性能。 (3)研究了模塊多變量非線性預(yù)測(cè)控制器的框架結(jié)構(gòu)，對(duì)控制目標(biāo)的處理和控制輸入的選擇進(jìn)行了討論，并以一步快速非線性預(yù)測(cè)控制為具體算法，實(shí)現(xiàn)了模塊多變量非線性預(yù)測(cè)控制器。以水箱液位控制系統(tǒng)為對(duì)象的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制器在求解字典序多目標(biāo)非線性控制問(wèn)題時(shí)的有效性。 (4)為克服模塊多變量非線性預(yù)測(cè)控制器的局限性，提出了字典序多目標(biāo)遺傳算法