帶約束非方及非線性系統(tǒng)的辨識(shí)及控制方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展的越來(lái)越快，非方系統(tǒng)、非線性多變量系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的特殊性，其在實(shí)施自動(dòng)控制時(shí)常常伴隨一些較為困難的問(wèn)題。同時(shí)考慮到實(shí)際過(guò)程中系統(tǒng)約束條件的存在，很難直接對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行控制。本課題主要基于模型預(yù)測(cè)控制(Model Predictive Control，MPC)理論，研究系統(tǒng)約束存在的條件下，非方系統(tǒng)以及非線性多變量Hammerstein系統(tǒng)的自動(dòng)控制問(wèn)題。由于MPC對(duì)于線性系統(tǒng)的約束處理、干擾處理等方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，本文將借助

2、這些優(yōu)點(diǎn)將其拓展到更加復(fù)雜的帶約束非方、非線性多變量系統(tǒng)的控制中。
　　本研究基礎(chǔ)部分對(duì)課題研究的必要性和實(shí)用價(jià)值進(jìn)行了闡述，說(shuō)明帶約束的非方及非線性多變量系統(tǒng)的控制問(wèn)題研究的必要性。同時(shí)闡明了以MPC為基礎(chǔ)理論的依據(jù)和原因。并對(duì)帶約束的多變量預(yù)測(cè)控制的基本原理、核心理論進(jìn)行整體描述，為下一步的具體理論拓展做好理論依據(jù)。針對(duì)帶約束的非線性多變量系統(tǒng)的控制問(wèn)題，以多變量Hammerstein模型為研究對(duì)象，并提出一種改進(jìn)的廣義預(yù)測(cè)控

3、制算法(Modified Generalized Predictive Control，MGPC)。MPC是一種基于系統(tǒng)模型的控制算法，因此需要一種有效的辨識(shí)方法建立系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型。本文同時(shí)提出一種基于階躍信號(hào)的多變量Hammerstein模型辨識(shí)方法。MGPC同時(shí)考慮系統(tǒng)的非線性特性和約束條件，將辨識(shí)得到的非線性結(jié)構(gòu)直接帶入最優(yōu)控制律的迭代求解過(guò)程中，并將控制過(guò)程的優(yōu)化問(wèn)題通過(guò)公式變換轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)二次規(guī)劃(StandardQuadrat

4、ic Programming，SQP)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制律的一步求解。通過(guò)對(duì)聚合反應(yīng)過(guò)程的非線性建模以及自動(dòng)控制仿真，得出本文所提出的MGPC方法相對(duì)于二次動(dòng)態(tài)矩陣控制(Quadratic DynamicMatrix Control，QDMC)以及GPC算法具有一定的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)帶約束的非方系統(tǒng)控制問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于二次規(guī)劃(Quadratic Programming，QP)轉(zhuǎn)化方法的模型預(yù)測(cè)控制算法。該方法的核心是將MPC中的優(yōu)化問(wèn)題