非線性預(yù)測(cè)控制研究及其仿真.pdf

1、預(yù)測(cè)控制是七十年代末產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的一類新型計(jì)算機(jī)控制算法。因其控制性能良好、易于實(shí)現(xiàn)、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)過(guò)程控制中得到廣泛應(yīng)用。目前，雖然線性單變量系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制理論發(fā)展較為成熟，但對(duì)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，線性預(yù)測(cè)控制方法已不能滿足要求，在此情況下就需要采用非線性預(yù)測(cè)控制方法。由于非線性預(yù)測(cè)控制自身的復(fù)雜性，無(wú)論是理論分析還是實(shí)際應(yīng)用都相當(dāng)困難，因此研究非線性預(yù)測(cè)控制方法，具有重要意義。本文針對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)際問(wèn)題對(duì)非線性預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了較深

2、入的研究。 本文首先在廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)基礎(chǔ)上，針對(duì)模型中隨機(jī)干擾項(xiàng)系數(shù)無(wú)法在線估計(jì)的問(wèn)題，研究了一種引入濾波器的GPC，給出了具體的算法并通過(guò)仿真總結(jié)出濾波器的作用，并對(duì)GPC的參數(shù)選取進(jìn)行了定性的理論分析，討論了主要參數(shù)的選取方法，使其更加完善。 其次，從非線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)出發(fā)，研究了兩種適合于非線性預(yù)測(cè)控制的滾動(dòng)優(yōu)化方法，一種是兩步法，該方法采用Hammerstein模型，將非線性預(yù)測(cè)控制問(wèn)題分解為線性模型

3、的動(dòng)態(tài)優(yōu)化和非線性模型的靜態(tài)求根問(wèn)題，第一步對(duì)線性子系統(tǒng)應(yīng)用GPC得到一個(gè)所期望的中間變量，第二步由中間變量通過(guò)求解非線性方程得到實(shí)際的控制量，對(duì)非線性方程無(wú)實(shí)根的情況，進(jìn)行了兩種近似方法的探討。另一種是整體求解方法，該方法采用遺傳算法實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)優(yōu)化，直接對(duì)控制量編碼，將非線性部分納入性能指標(biāo)并以此為目標(biāo)函數(shù)，直接求控制律，算法中通過(guò)提高初始種群質(zhì)量來(lái)解決實(shí)時(shí)性問(wèn)題。 最后，通過(guò)幾個(gè)典型實(shí)例的仿真，驗(yàn)證了上述算法的可行性及提高控制