預測函數(shù)控制及其應用研究.pdf

1、預測控制策略因其預測模型、滾動優(yōu)化、反饋校正三大特征符合工業(yè)過程控制的實際需要，因此自提出至今在理論和應用方面取得了長足的發(fā)展。而預測函數(shù)控制是預測控制領域中最新的研究方向之一。近年來，預測函數(shù)控制方法的應用已從最初的快速過程，如工業(yè)機器人的手臂控制、雷達跟蹤控制等發(fā)展到慢速過程，如間歇反應過程的溫度跟蹤控制等，而且，在國內(nèi)的應用也己呈逐步發(fā)展之趨勢。本文主要從理論和應用兩方面對預測函數(shù)控制方法進行了研究。理論方面主要從預測函數(shù)控制的基

2、本原理出發(fā)，研究了一般情況下的基于狀態(tài)空間描述的預測函數(shù)控制策略和幾種典型非線性系統(tǒng)的非線性預測函數(shù)控制算法。在應用上，有預測函數(shù)控制方法在實際水槽液位對象中的應用，也有針對實際過程的仿真研究。論文主要研究工作集中于以下幾個方面： 1.介紹了預測控制方法的基本原理；對預測控制的發(fā)展概況和研究現(xiàn)狀進行了簡要的綜述。 2.從預測函數(shù)控制方法的基本原理出發(fā)，詳細地介紹了基于狀態(tài)空間描述的單變量系統(tǒng)預測函數(shù)控制方法的原理和具體算

3、法；從算法上可以看出該控制方法計算簡單，從仿真實驗上證明了該控制方法具有跟蹤準確、快速，抑制干擾等特點。 3.針對工業(yè)過程中大量存在的多變量控制系統(tǒng)，分析了多變量系統(tǒng)數(shù)學模型的分類，提出了一種PFC多變量直接控制律算法。詳細推導了基于傳遞函數(shù)模型的一階加純滯后對象多變量預測函數(shù)控制算法(MPFC)，并通過仿真研究進行了算法的有效性和魯棒性驗證。仿真結(jié)果說明了多變量預測函數(shù)控制算法的有效性和實用性。 4.結(jié)合解耦思想研究多

4、變量系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡解耦PFC算法，通過引入神經(jīng)網(wǎng)絡補償環(huán)節(jié)，對多變量系統(tǒng)進行解耦，并在此基礎上，對解耦后各子系統(tǒng)進行單變量預測函數(shù)控制，以確定各個控制量。仿真表明，該算法有較好的跟蹤特性，對解決多變量系統(tǒng)的優(yōu)化和控制具有一定的適用性。 5.實際工業(yè)生產(chǎn)過程一般為非線性系統(tǒng)，許多控制方法都試圖解決一般非線性系統(tǒng)的控制問題，但這是一個非常困難的問題。本文也同樣只能退而求其次，討論了把預測函數(shù)控制方法推廣到以下兩種非線性系統(tǒng)的特殊模型中