基于多胞的魯棒預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、預(yù)測(cè)控制作為一種采用在線滾動(dòng)優(yōu)化的計(jì)算機(jī)控制方法，因其具有靈活的處理各類(lèi)約束的特點(diǎn)，受到工業(yè)界和理論界的廣泛關(guān)注。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)代預(yù)測(cè)控制綜合理論逐漸形成，提出了許多的預(yù)測(cè)控制方案。另一方面，由于模型的不確定性以及外部的干擾，魯棒模型預(yù)測(cè)控制作為預(yù)測(cè)控制的一個(gè)重要問(wèn)題，雖然已提出了一些比較好的解決方法，但其在線計(jì)算量、穩(wěn)定性、初始可行域等問(wèn)題都仍有待進(jìn)行進(jìn)一步深入的研究。
　　對(duì)于魯棒預(yù)測(cè)控制而言，其在線計(jì)算量的大小決定了所設(shè)

2、計(jì)的控制算法能否應(yīng)用到維數(shù)較高的系統(tǒng)或參數(shù)變化較快的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制等問(wèn)題。本文由此出發(fā)，就多胞不確定性系統(tǒng)、線性參數(shù)變化系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)等在降低在線計(jì)算量降低系統(tǒng)保守性方面進(jìn)行了研究，主要的工作可概括如下:
　　1.首先論述了魯棒預(yù)測(cè)控制的研究背景和研究意義，綜述了參數(shù)線性變化系統(tǒng)、輸出反饋、非線性情形下的魯棒預(yù)測(cè)控制方法，并指出魯棒預(yù)測(cè)控制的研究中尚需解決的一些問(wèn)題。介紹了魯棒預(yù)測(cè)控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，引入了不變集理論以及線性

3、矩陣不等式等相關(guān)知識(shí)，介紹了線性矩陣不等式的發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，最后介紹了本論文的主要研究?jī)?nèi)容及論文所涉及問(wèn)題的研究背景。
　　2.提出了收縮橢圓集的概念（即狀態(tài)在下一時(shí)刻能收縮到較小的橢圓集中），在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了等比的收縮橢圓集，基于收縮的橢圓集以及線性矩陣不等式，分別針對(duì)僅帶有多胞不確定性以及帶有外部干擾的多胞不確定性系統(tǒng)，離線計(jì)算出對(duì)應(yīng)不同橢圓集的控制律，給出了一種在線計(jì)算量幾乎為零的控制方案，且給出了所設(shè)計(jì)的控制方案的穩(wěn)定性

4、證明。
　　3.針對(duì)線性參數(shù)變化系統(tǒng)，基于收縮橢圓集提出了一種保守性較小的控制方案。由于當(dāng)前的狀態(tài)和參數(shù)是已知的而將來(lái)的狀態(tài)和參數(shù)是未知的，所以所提出的方案把系統(tǒng)的性能指標(biāo)分為當(dāng)前和將來(lái)的兩部分，僅將來(lái)的性能指標(biāo)用多胞不確定性集合來(lái)描述，從而降低了系統(tǒng)的保守性。
　　4.針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)未知的帶有多胞的不確定性系統(tǒng)，利用二次有界性，分別針對(duì)狀態(tài)干擾和測(cè)量干擾形式相同和不同的情形給出了狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法。基于所設(shè)計(jì)的狀態(tài)觀測(cè)器，

5、給出了上述系統(tǒng)的輸出反饋控制方法，給出了所設(shè)計(jì)的控制方案的穩(wěn)定性證明。
　　5.針對(duì)非線性系統(tǒng)，利用局部線性化的方法，給出了系統(tǒng)的一種預(yù)測(cè)控制方法。所設(shè)計(jì)的方法不僅能自動(dòng)的選擇在線控制律，同時(shí)能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　6.利用非線性系統(tǒng)的主動(dòng)控制方法，結(jié)合魯棒預(yù)測(cè)控制的研究成果，給出了一種離散混沌系統(tǒng)的控制和同步方法，通過(guò)Hénon map和廣義的Hénon map的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此種方法的有效性。
　　綜上，本文針對(duì)

6、魯棒預(yù)測(cè)控制的創(chuàng)新性研究成果主要有以下幾點(diǎn):
　　1.提出了收縮橢圓集的概念，并給出了滿足固定收縮率的充分條件，在此基礎(chǔ)上提出了離散多胞不確定系統(tǒng)的新的魯棒預(yù)測(cè)控制方案;
　　2.基于增益調(diào)度的方法，提出了一種針對(duì)線性參數(shù)變化系統(tǒng)的魯棒預(yù)測(cè)控制方案;
　　3.利用二次有界性，提出了一種針對(duì)帶有干擾的多胞系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上研究了此種系統(tǒng)的輸出反饋控制問(wèn)題;
　　4.利用局部線性化的方法，提出了一