非線性預測控制器設計及其應用.pdf

1、為了解決化工過程中存在的非線性、變量眾多、約束條件眾多、不確定性以及時滯等問題，本文對幾類非線性系統(tǒng)提出了預測控制策略。 首先提出了基于小波變換的非線性廣義預測控制算法。預測模型采用 Hammerstein模型，對于其靜態(tài)非線性部分采用小波網(wǎng)絡來辨識，動態(tài)線性部分用最小二乘法來辨識。以連續(xù)攪拌化學反應器為例驗證閉環(huán)系統(tǒng)的跟蹤特性，結果表明閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性。 接著針對一類帶有不確定性的單輸入單輸出的仿射非線性系統(tǒng)

2、，設計了一種非線性預測控制器。用反步設計思想獲得具有待定參數(shù)的控制器表達式，然后用預測控制在線優(yōu)化獲得控制器的參數(shù)。用這種方法設計的控制器更易使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性。連續(xù)發(fā)酵過程的仿真結果也驗證了控制器是有效的。 然后考慮到多數(shù)化工系統(tǒng)中存在的時滯問題，提出了針對一類單輸入單輸出時滯非線性系統(tǒng)的非線性預測控制算法。利用反步設計的迭代設計思想，在每一步構造李亞普諾夫一克拉索夫斯基泛函，用放大不等式的方法獲得控

3、制器表達式。如果系統(tǒng)的時滯是已知的，可保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：如果系統(tǒng)的時滯是不確定的，可保證閉環(huán)系統(tǒng)的一致最終有界性。又用預測控制在線優(yōu)化獲得控制器的參數(shù)，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。以一個工業(yè)實例一兩級連續(xù)攪拌化學反應器為例來驗證文中的主要結論。仿真結果也表明了控制器具有良好的控制特性。 最后基于輸入輸出反饋線性化的方法，提出了一種在有輸入輸出約束存在的情況下的多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的預測控制策略。非線性預測模型通過非線性坐標變換轉變