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一类有约束的分段线性系统双模预测控制

控制与决策 2006年第5期21卷 597-600页

作者：曾锋高东杰李秀改中国科学院自动化研究所北京100080 清华大学自动化系北京100084

研究分段线性(PL)系统预测控制问题,提出了PL系统双模预测控制,并证明了该方法的稳定性.该方法使用混合逻辑动态系统来建模PL系统,利用PL系统状态反馈控制来确定PL系统的受控不变集,并结合双模预测控制方法获得PL系统双模预测控制.该方... 详细信息

研究分段线性(PL)系统预测控制问题,提出了PL系统双模预测控制,并证明了该方法的稳定性.该方法使用混合逻辑动态系统来建模PL系统,利用PL系统状态反馈控制来确定PL系统的受控不变集,并结合双模预测控制方法获得PL系统双模预测控制.该方法解决了系数矩阵的选择问题,不需要满足最终状态等式约束.一个分段线性系统的实例证明了该方法是可行的.

关键词：分段线性系统混合逻辑动态状态反馈受控不变集双模预测控制

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一类约束分段仿射系统的鲁棒双模预测控制

浙江大学学报（工学版） 2009年第3期43卷 455-458,510页

作者：陈孚赵光宙浙江大学系统科学与工程学系浙江杭州310027

研究了具有附加扰动约束的分段仿射(PWA)系统的预测控制问题,提出了PWA系统鲁棒双模预测控制方法.该方法基于不确定演变集,即在任意可能的扰动下,系统的预测状态演变集.把它作为预测控制开环优化问题的状态约束,并选择一个鲁棒正不变集... 详细信息

研究了具有附加扰动约束的分段仿射(PWA)系统的预测控制问题,提出了PWA系统鲁棒双模预测控制方法.该方法基于不确定演变集,即在任意可能的扰动下,系统的预测状态演变集.把它作为预测控制开环优化问题的状态约束,并选择一个鲁棒正不变集作为终端约束,使得优化问题的可行性保证了系统的鲁棒稳定性,并可利用优化问题的次优解来确保系统的鲁棒稳定性,降低了优化计算的复杂性.数值实例表明,获得的双模控制器在预测时域内可渐近稳定系统状态到鲁棒正不变集,并在局部控制器的作用下保持状态在正不变集内,保证了系统的渐近终端有界.

关键词：分段仿射系统不确定演变集鲁棒正不变集双模预测控制

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高超声速飞行器的离线双模预测控制方法

固体火箭技术 2016年第1期39卷 120-124页

作者：高海燕蔡远利马宇西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

针对预测控制在高超声速飞行器控制中面临的在线计算时间问题,提出了离线双模预测控制方法。首先采用LQR方法设计无约束反馈控制增益,然后根据计算得到的控制增益和高超声速飞行器的约束条件计算多面体不变集,根据多参数二次规划解的性... 详细信息

针对预测控制在高超声速飞行器控制中面临的在线计算时间问题,提出了离线双模预测控制方法。首先采用LQR方法设计无约束反馈控制增益,然后根据计算得到的控制增益和高超声速飞行器的约束条件计算多面体不变集,根据多参数二次规划解的性质将多面体不变集进行区域划分并计算相应区域的自由控制变量。在线时只需要搜索当前时刻状态所处的分区,极大地减小了在线计算时间,为高超声速飞行器的实时控制提供了保证。仿真试验表明,提出的方法在保持在线算法的控制性能的同时,极大减少了仿真运行时间,实现了高超声速飞行器的实时控制。

关键词：高超声速飞行器双模预测控制多参数二次规划多面体不变集

基于状态估计的DC/DC变换器双模预测控制

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基于状态估计的DC/DC变换器双模预测控制

作者：李舒傲济南大学

学位级别：硕士

DC/DC变换器作为一种非线性的开关电源,具有成本低、精度高、稳定性好、应用范围广等优点。目前在DC/DC变换器在鲁棒控制上人们进行了大量的研究,也取得了丰硕的成果,近年来,随着电子技术和控制理论的快速发展,其多约束最优控制问题已... 详细信息

DC/DC变换器作为一种非线性的开关电源,具有成本低、精度高、稳定性好、应用范围广等优点。目前在DC/DC变换器在鲁棒控制上人们进行了大量的研究,也取得了丰硕的成果,近年来,随着电子技术和控制理论的快速发展,其多约束最优控制问题已然被专家学者所重视,但值得注意的是,目前研究中大多采用最小最大化、显示优化等模型预测控制方法进行输出电压的受限调节,而这些方法普遍存在在线计算量过大、存储空间占用过高等问题。最近,一种基于集合论的双模预测控制方法被提出,该方法有效地平衡了在线计算负担、存储空间、性能优化、约束满足等要求。因此,很多学者将该方法推广来处理了不同系统的最优控制问题。受这些研究的启发,本论文旨在利用双模预测控制方法来解决多类DC/DC转换器的受限最优电压调节问题。此外,本文还进一步融合了降阶未知输入估计理论,给出了一套高效地基于未知输入估计器的双模预测控制方案,并通过实验验证了该方案的可行性。主要工作如下:（1）以Buck变换器为研究对象,设计了一种基于未知输入估计的状态观测器。具体而言,首先对Buck变换器的拓扑结构进行了分析,并针对其模型参数不确定的特性,建立了线性变参数（Linear parameter varying,LPV）小信号模型。其次,构建了一种降阶未知输入观测器,使其设计更具有通用性。最后,将所设计的观测器应用于Buck变换器。（2）以Boost变换器为研究对象,设计了一种未知输入估计的双模预测控制器。首先,对Boost变换器的拓扑结构进行了分析,建立了LPV小信号模型,并对模型进行离散化处理以便于后续实现预测控制。其次,根据系统的控制要求,给出了一种基于多面体不变集的双模预测控制方法。通过定义合适的性能指标以及建立集合约束条件,设计了最大可控不变集和最优控制调节算法。最后,将设计的控制器应用于Boost变换器,通过MATLAB仿真,验证了上述双模预测控制器的有效性。（3）以Buck-Boost变换器为研究对象,搭建实际电路验证状态观测器和双模预测控制器的有效性。首先,对Buck-Boost变换器的拓扑结构进行分析,建立了LPV小信号离散模型。其次,根据前两章提出的设计方法,对其设计状态观测器和双模预测控制器。最后,用实际电器元件搭建了一个Buck-Boost变换器,使用Arduino UNO卡作为与MATLAB Simulink的I/O接口,用MATLAB对实际电路进行控制。实验结果通过示波器实时采样,最终得到一个较为理想的实验结果,进一步验证了所提出的状态观测器和双模预测控制器的有效性。

关键词： DC/DC变换器 LPV模型未知输入观测器双模预测控制多面体不变集

基于T-S模型的焦炉集气管压力双模预测控制方法研究

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基于T-S模型的焦炉集气管压力双模预测控制方法研究

作者：王妍东北大学

学位级别：硕士

焦炭是冶金工业炼铁的主要原料,在炼焦生产过程中同时伴随产生大量的副产品—荒煤气。集气过程中有效回收利用荒煤气,不仅节约能源,而且减少环境污染,是钢铁生产的重要环节。焦炉集气管压力是炼焦生产中的重要参数,它的稳定性直接影响... 详细信息

焦炭是冶金工业炼铁的主要原料,在炼焦生产过程中同时伴随产生大量的副产品—荒煤气。集气过程中有效回收利用荒煤气,不仅节约能源,而且减少环境污染,是钢铁生产的重要环节。焦炉集气管压力是炼焦生产中的重要参数,它的稳定性直接影响着焦炭质量、焦炉的使用寿命以及企业的效益。由于集气管压力系统是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,传统的控制方法难以达到理想的控制效果,目前钢铁厂还是大多数采用PID和现场操作人员手动调节相结合的方法,智能程度较低,存在产品质量不稳定,能源消耗高等问题,因此研究焦炉集气管压力系统的建模和控制方法具有重要的意义。本文首先分析焦炉集气工艺过程,在研究影响焦炉压力稳定因素的基础上,运用T-S模糊建模方法对集气过程进行建模,建立焦炉集气管压力系统的非线性模型,利用模糊C-均值聚类算法和最小二乘法分别辨识前后件的结构和参数。进一步将该模型转化为线性时变状态空间模型运用于后续的控制算法中。然后针对线性时变系统提出了一种基于椭圆不变集的双模预测控制方法。首先不考虑系统受限,设计最优控制律和终端不变集;然后针对系统受限引入辅助控制变量,控制律的求解可以转化为二阶锥规划问题,从而实现对集气管压力的控制。这种方法通过在最优控制的基础上增加补偿量,以此扩大可行不变集的范围,既保证了系统的可行性,也提高了系统的稳定性能。最后,本文设计了焦炉集气管压力的控制系统,仿真研究表明,双模预测方法具有快速调节性,能够将集气管压力稳定在工艺范围内,控制效果良好。

关键词：集气管压力 T-S建模双模预测控制椭圆不变集

基于线性微分包含的约束非线性系统双模预测控制

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一类Markov跳变系统的鲁棒分布式预测控制

第二十六届中国控制会议

作者：赵敏李少远上海交通大学自动化研究所

基于线性微分包含的概念,针对一类可以化为多面体线性微分包含的约束非线性系统,给出一种双模预测控制算法。首先利用泰勒级数对系统线性化,通过对每个偏导数分别取最大和最小的方法构造多面体描述不确定系统包裹原非线性系统,然后对这... 详细信息

基于线性微分包含的概念,针对一类可以化为多面体线性微分包含的约束非线性系统,给出一种双模预测控制算法。首先利用泰勒级数对系统线性化,通过对每个偏导数分别取最大和最小的方法构造多面体描述不确定系统包裹原非线性系统,然后对这个多面体描述系统构造不变集,并通过求解有线性矩阵不等式约束的半定规划得到反馈控制器,从而获得原非线性系统的控制律。算法以线性不确定系统作为桥梁,避免了在线求解非线性预测控制中复杂的非凸非线性规划问题,能够满足系统实时优化的要求,而且原非线性系统的稳定性可以通过多面体描述系统的稳定性保证。

关键词：约束非线性系统线性微分包含双模预测控制不变集线性矩阵不等式

来源： cnki会议评论

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鲁东大学学报（自然科学版） 2017年第2期33卷 107-114页

作者：屈正刚刘晓华鲁东大学数学与统计科学学院山东烟台264039

针对一类具有多面体不确定性的Markov跳变系统,研究其鲁棒分布式模型预测控制问题.将Markov跳变系统分解成若干个子系统,对每个子系统分别进行控制.为了有效地减少在线计算量,降低计算复杂度,本文采用双模预测控制的方法,所设计的控制... 详细信息

针对一类具有多面体不确定性的Markov跳变系统,研究其鲁棒分布式模型预测控制问题.将Markov跳变系统分解成若干个子系统,对每个子系统分别进行控制.为了有效地减少在线计算量,降低计算复杂度,本文采用双模预测控制的方法,所设计的控制器保证了闭环系统的均方稳定性.最后仿真算例验证了所提控制算法的有效性.

关键词： Markov跳变系统分布式预测控制双模预测控制

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基于多面体不变集的变终端约束集RMPC

控制工程 2011年第6期18卷 855-857,930页

作者：秦伟伟马建军李鹏郑志强国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 第二炮兵工程学院自动控制工程系陕西西安710025

针对一类状态和输入受约束的多胞不确定线性时变系统,提出了一种基于多面体不变集的变终端约束集鲁棒模型预测控制算法。首先采用基于状态反馈增益的多面体不变集计算方法,给出了一种新的控制不变集序列构造方法,然后以控制不变集序列... 详细信息

针对一类状态和输入受约束的多胞不确定线性时变系统,提出了一种基于多面体不变集的变终端约束集鲁棒模型预测控制算法。首先采用基于状态反馈增益的多面体不变集计算方法,给出了一种新的控制不变集序列构造方法,然后以控制不变集序列的并集作为终端约束集,结合在线优化和增益切换,实施变终端约束集双模鲁棒预测控制。该算法不仅有效地扩大了终端约束集,而且采用离线方式计算不变集序列降低了在线运算量。最后仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：多面体不变集控制不变集双模预测控制变终端约束集

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硫酸铵蒸发过程控制策略研究及系统设计

硫酸铵蒸发过程控制策略研究及系统设计

作者：蒋正木江南大学

学位级别：硕士

硫酸铵(ammonium sulfate)作为一种重要的工业产品,在社会各行各业中得到了广泛的应用,同时人们对硫酸铵的产品质量也提出了更高的要求,而其质量的高低在很大程度上依赖于生产中的蒸发结晶过程。所以,如何提高硫酸铵蒸发过程的控制性能... 详细信息

硫酸铵(ammonium sulfate)作为一种重要的工业产品,在社会各行各业中得到了广泛的应用,同时人们对硫酸铵的产品质量也提出了更高的要求,而其质量的高低在很大程度上依赖于生产中的蒸发结晶过程。所以,如何提高硫酸铵蒸发过程的控制性能,将先进的控制策略运用于其中,对于提高硫酸铵的产品质量具有重要的意义。本文以某冶炼厂硫酸铵生产中的蒸发过程为背景,在研究分析蒸发过程工艺的基础上,针对该过程进行建模、仿真、先进控制策略研究及控制系统的设计。论文主要从以下几个方面对该课题进行了研究: (1)在对硫酸铵蒸发工艺进行分析的基础上,建立了四效蒸发器的动态机理模型。进而在MATLAB平台上开展了多方位的仿真研究,获得蒸发系统的基本特性,为控制策略的实施奠定了基础。 (2)基于蒸发系统的动态特性,利用Jacobian matrices对其进行局部线性化,采用双模控制策略对其开展先进控制策略研究,仿真结果验证了其优越性与可行性。 (3)针对优化过程中所表现出的优化速率偏低的问题,本文尝试采用输入衰减式集结优化控制策略,降低控制变量维数,结果表明该策略的引入,满足了系统实时优化的要求。 (4)结合企业的实际情况,针对多效蒸发器的工艺要求,设计完成了一套基于多效蒸发、组态王监控和PLC控制的硫酸铵蒸发过程控制系统,并获得实际应用。上述先进控制策略的实施,提高了系统的稳定性;PLC控制系统的设计完成满足了企业生产自动化的要求;监控组态系统的运用实现了在复杂生产环境下对工业生产现场的实时监控。

关键词：控制系统双模预测控制集结优化硫酸铵蒸发结晶