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串联系统的先进控制技术研究

作　者: 任朋辉
导　师: 李平
学　校: 辽宁石油化工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 串联系统线性二次型全状态反馈广义预测控制多约束二次规划
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在工业过程中,存在着一类由多个子系统相互串联而成,前一个子系统的输出是后一个子系统的输入,第一个子系统的输入是系统的控制变量,最后一个子系统的输出是系统的输出变量,这样的系统称为串联系统。各个子系统之间既存在着信息和能量的联系和传递,又在工艺和结构上存在着一定的因果关系。本文从建立串联系统的数学模型出发,分别建立了串联系统的状态空间模型和受控自回归滑动积分平均模型,再根据这两种模型的特征不同,提出了基于全状态反馈的串联系统近似最优控制算法和串联系统的多约束广义预测控制算法。本文的研究内容和取得的成果主要体现在以下两个方面：根据串联系统的结构信息,把状态反馈控制理论从常规系统推广到串联系统,从各子系统的状态空间表达式出发,按照子系统的串联联结方式来建立串联系统的状态空间模型,在其基础上考虑了串联系统的无限时间定常输出跟踪问题,利用极小值原理,在控制量不受约束的情况下,提出了串联系统的近似最优控制算法。串联系统中存在多种约束,主要包括控制量幅值约束、中间变量幅值约束、输出误差约束以及最终输出幅值约束等约束条件,将其均转化为控制增量的矩阵约束形式,利用二次规划算法在线求解控制律,提出了串联系统的多约束广义预测控制算法。仿真结果表明了该算法在处理串联系统约束问题时的有效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 串联系统简介  9-10
  1.2 串联系统控制技术的研究现状  10-12
  1.3 本文的研究内容及组织结构  12-14
    1.3.1 本文的主要研究内容  12
    1.3.2 本文的组织结构  12-14
第二章基于全状态反馈的串联系统最优控制  14-25
  2.1 引言  14
  2.2 状态反馈的概念  14-16
  2.3 串联系统的状态空间模型  16-19
    2.3.1 系统模型简介  16-17
    2.3.2 串联系统的状态空间描述  17-19
  2.4 基于全状态反馈的控制器设计  19-21
    2.4.1 控制器设计  19-21
    2.4.2 控制系统的结构  21
  2.5 仿真研究  21-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章串联系统的多约束广义预测控制  25-46
  3.1 引言  25-26
  3.2 约束问题的数学处理方法  26-29
    3.2.1 问题描述  26-28
    3.2.2 二次规划的MATLAB解决方案  28-29
  3.3 广义预测控制(GPC)算法  29-34
    3.3.1 预测控制的基本特点  30-31
    3.3.2 广义预测控制  31-34
  3.4 串联系统的模型描述及无约束广义预测控制  34-38
    3.4.1 串联系统的数学模型  35-36
    3.4.2 串联系统的无约束广义预测控制  36-38
  3.5 串联系统的多约束广义预测控制  38-41
    3.5.1 约束条件  38-41
    3.5.2 多约束广义预测控制  41
  3.6 仿真研究  41-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章总结与展望  46-48
  4.1 总结  46
  4.2 展望  46-48
参考文献  48-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间发表的学术论文  53

串联系统的先进控制技术研究

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