混合邏輯動態(tài)建模及其模型預測控制研究.pdf

1、在許多工業(yè)控制過程中，不僅含有連續(xù)變量，同時也還有離散變量。在以往的控制方法設計中，通常將兩者分離考慮，各自確立控制策略。然而在實際過程中，這兩類變量往往是相互聯(lián)系、相互作用的。這就需要建立一種整體的框架，用來同時處理過程中的離散、連續(xù)變量及其之間的關系。混雜系統(tǒng)即指同時包含有相互作用的離散事件過程和連續(xù)變量過程的一類動態(tài)系統(tǒng)?；祀s系統(tǒng)的研究為解決復雜工程實際問題提供了新的解決方法和思路。 本文在總結(jié)幾種典型的混雜系統(tǒng)建模方法并

2、進行分析比較的基礎上，對混合邏輯動態(tài)建模方法理論與應用做了進一步的研究和探索。混合邏輯動態(tài)建模方法是連續(xù)系統(tǒng)的離散化延伸，可以對含有混雜特性和約束的系統(tǒng)進行建模。 首先，詳細闡述和證明了邏輯命題的轉(zhuǎn)換及其等價線性不等式之間的關系和轉(zhuǎn)換方法。借助這些轉(zhuǎn)換，可以將狀態(tài)方程形式的機理模型與經(jīng)驗知識、系統(tǒng)自身邏輯關系等結(jié)合起來，表達成為統(tǒng)一的混合邏輯動態(tài)模型。 其次，將混合邏輯動態(tài)方法推廣應用到多種形式的混雜系統(tǒng)建模。以分段線性

3、系統(tǒng)、輸出分段系統(tǒng)、雙線性系統(tǒng)、有限狀態(tài)機為例，詳細闡述了混合邏輯動態(tài)模型的建立過程，并且給出了完整的模型表達式。探討了混合邏輯動態(tài)模型的控制方法，對優(yōu)化控制方法進行了研究，結(jié)合狀態(tài)空間系統(tǒng)進行了優(yōu)化控制律的推導。對基于混合邏輯動態(tài)的模型預測控制方法的可行性、收斂性進行了證明，并給出了滾動時域控制具體算法。數(shù)值仿真實例結(jié)果證明該優(yōu)化預測控制方法是可行和有效的。 再次，研究含有液壓舵機死區(qū)特性的混合邏輯動態(tài)船舶操舵模型的預測控制方