基于簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測控制器分析與設(shè)計(jì).pdf

1、近30年來,預(yù)測控制在工業(yè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。相比于其他控制算法,預(yù)測控制的突出優(yōu)點(diǎn)在于其能夠通過求解有約束優(yōu)化問題而直接處理系統(tǒng)約束的能力。通常,預(yù)測控制中的優(yōu)化問題為有約束的二次規(guī)劃問題,該問題的解給出系統(tǒng)的控制律。由于預(yù)測控制器需要在每一采樣時刻在線地計(jì)算上述二次規(guī)劃問題,由此所造成的較高的計(jì)算負(fù)擔(dān)限制了預(yù)測控制算法在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。因此,近年來,將預(yù)測控制算法在嵌入式硬件設(shè)備上實(shí)現(xiàn)并用于工業(yè)現(xiàn)場控制的研究得到了廣泛的關(guān)注。在

2、上述背景下,本文對求解凸二次規(guī)劃問題的離散時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行了理論研究,并在此基礎(chǔ)上在DSP嵌入式平臺上實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器。本文的主要工作如下:
　　1)連續(xù)時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬電路實(shí)現(xiàn)研究。設(shè)計(jì)了連續(xù)時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各功能模塊的模擬電路實(shí)現(xiàn)方案。在Multisim電路仿真軟件上進(jìn)行了模擬電路實(shí)現(xiàn)仿真研究。分析討論了模擬電路實(shí)現(xiàn)方案的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　2)離散時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂性分析。從實(shí)現(xiàn)

3、的角度出發(fā),本文將連續(xù)時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時間離散化,使其可以采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn),并對時間離散化后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂性進(jìn)行了分析。通過選取適當(dāng)?shù)睦钛牌罩Z夫函數(shù),得到了網(wǎng)絡(luò)全局指數(shù)收斂的充分條件。在此基礎(chǔ)上,通過對網(wǎng)絡(luò)引入一個新的縮放參數(shù),進(jìn)一步得到了改進(jìn)的收斂性條件,該條件擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的收斂范圍并仍可保證全局指數(shù)收斂的性質(zhì)。
　　3)離散時間簡單對偶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制器的DSP實(shí)現(xiàn)。本文開發(fā)了在DSP平臺上實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)QP求解器的軟件硬件