帶約束非方及非線性系統(tǒng)的辨識及控制方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展的越來越快，非方系統(tǒng)、非線性多變量系統(tǒng)由于結構的特殊性，其在實施自動控制時常常伴隨一些較為困難的問題。同時考慮到實際過程中系統(tǒng)約束條件的存在，很難直接對此類系統(tǒng)進行控制。本課題主要基于模型預測控制(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)的自動控制問題。由于MPC對于線性系統(tǒng)的約束處理、干擾處理等方面具有先天的優(yōu)勢，本文將借助

2、這些優(yōu)點將其拓展到更加復雜的帶約束非方、非線性多變量系統(tǒng)的控制中。
　　本研究基礎部分對課題研究的必要性和實用價值進行了闡述，說明帶約束的非方及非線性多變量系統(tǒng)的控制問題研究的必要性。同時闡明了以MPC為基礎理論的依據和原因。并對帶約束的多變量預測控制的基本原理、核心理論進行整體描述，為下一步的具體理論拓展做好理論依據。針對帶約束的非線性多變量系統(tǒng)的控制問題，以多變量Hammerstein模型為研究對象，并提出一種改進的廣義預測控

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方法建立系統(tǒng)的預測模型。本文同時提出一種基于階躍信號的多變量Hammerstein模型辨識方法。MGPC同時考慮系統(tǒng)的非線性特性和約束條件，將辨識得到的非線性結構直接帶入最優(yōu)控制律的迭代求解過程中，并將控制過程的優(yōu)化問題通過公式變換轉化為標準二次規(guī)劃(StandardQuadrat

4、ic Programming，SQP)問題，實現最優(yōu)控制律的一步求解。通過對聚合反應過程的非線性建模以及自動控制仿真，得出本文所提出的MGPC方法相對于二次動態(tài)矩陣控制(Quadratic DynamicMatrix Control，QDMC)以及GPC算法具有一定的優(yōu)勢。針對帶約束的非方系統(tǒng)控制問題，設計了一種基于二次規(guī)劃(Quadratic Programming，QP)轉化方法的模型預測控制算法。該方法的核心是將MPC中的優(yōu)化問題