基于預(yù)估器的時(shí)滯過(guò)程采樣控制與批量?jī)?yōu)化.pdf

1、本研究面向工業(yè)時(shí)滯過(guò)程，基于時(shí)滯補(bǔ)償控制結(jié)構(gòu)，深入研究了針對(duì)時(shí)滯對(duì)象的控制器設(shè)計(jì)方法與批量?jī)?yōu)化。首先在廣義預(yù)估器（GP）結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用GP結(jié)構(gòu)可以將時(shí)滯提出閉環(huán)之外這一特點(diǎn)，提出了一種兩自由度的控制器設(shè)計(jì)算法，這種方法對(duì)積分類型和不穩(wěn)定類型對(duì)象均可以起到良好的控制效果。結(jié)合內(nèi)?？刂坪汪敯艨刂评碚摚垢蓴_控制器通過(guò)反向推導(dǎo)期望閉環(huán)系統(tǒng)互補(bǔ)靈敏度函數(shù)得到，設(shè)定點(diǎn)跟蹤響應(yīng)控制器根據(jù)H2最優(yōu)控制性能指標(biāo)設(shè)計(jì)得到。該控制器設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于系

2、統(tǒng)的設(shè)定點(diǎn)跟蹤響應(yīng)和負(fù)載擾動(dòng)響應(yīng)可以進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)和優(yōu)化。另外，上升時(shí)間這一指標(biāo)可由調(diào)節(jié)單一的控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)定量的分析。對(duì)于特定的模型失配類型，給出圖形化方法來(lái)得到抗干擾控制器中可調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍，使得該算法在模型失配的情況下依然能保持良好的魯棒穩(wěn)定性。仿真案例及溫度控制實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了本方法的有效性和優(yōu)越性。為簡(jiǎn)化GP控制結(jié)構(gòu)，改進(jìn)控制效果，提出了SGP控制結(jié)構(gòu)。相對(duì)于GP結(jié)構(gòu)，SGP結(jié)構(gòu)減少了濾波功能的外部環(huán)路，通過(guò)在預(yù)估器中引入一個(gè)濾波器

3、來(lái)達(dá)到消除預(yù)估誤差的效果，并通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性能和魯棒穩(wěn)定性之間的折衷。這種SGP控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于保證無(wú)延遲輸出預(yù)估的同時(shí)，簡(jiǎn)化了控制結(jié)構(gòu)及魯棒穩(wěn)定性分析的復(fù)雜度，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。仿真案例對(duì)比及溫度控制實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了SGP結(jié)構(gòu)的有效性和優(yōu)越性。為控制帶時(shí)滯的工業(yè)批量過(guò)程，提出了一種基于SGP控制結(jié)構(gòu)的迭代學(xué)習(xí)控制方案。該方案利用SGP控制結(jié)構(gòu)及狀態(tài)預(yù)估器構(gòu)造出無(wú)延遲的輸出和狀態(tài)信息，其次結(jié)合兩維預(yù)測(cè)控制迭代學(xué)習(xí)控制算法，利