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燃气加臭广义预测精准控制算法研究

电子测量与仪器学报 2023年第12期37卷 117-125页

作者：葛亮廖聪冲肖启强卓勇罗明西南石油大学成都610500 中国石油西南油气田公司成都610031

燃气加臭浓度精准控制对保证燃气的安全运输和使用具有重要作用。但由于缺乏对终端用户处实际燃气加臭浓度的监控,现有以燃气流量比例开环控制为代表的线性控制算法难以取得很好的控制效果。为此,基于开环阶跃响应最小二乘法辨识,以燃... 详细信息

燃气加臭浓度精准控制对保证燃气的安全运输和使用具有重要作用。但由于缺乏对终端用户处实际燃气加臭浓度的监控,现有以燃气流量比例开环控制为代表的线性控制算法难以取得很好的控制效果。为此,基于开环阶跃响应最小二乘法辨识,以燃气终端用户处的加臭剂浓度为控制对象,建立了燃气加臭过程的CARIMA模型,在传统广义预测控制基础上提出了一种改进型广义预测控制算法,并通过燃气加臭控制的仿真测试和现场实验验证了该控制算法的可行性。研究结果表明,相较于常规的燃气流量比例开环控制,改进型广义预测控制算法可实时在线精准控制终端用户处的加臭剂浓度,稳态误差小于2 mg/m^(3),工况变化时超调量小于10%,平均绝对误差小于1.5 mg/m^(3),可以满足燃气加臭过程精准控制需要。研究成果在提高燃气加臭效率和质量的同时,起到了节约成本和提升燃气安全的作用,具有良好的应用价值。

关键词：燃气加臭控制广义预测控制系统辨识加臭剂浓度燃气安全

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独立励磁直流发电系统优化控制方法比较研究

航空学报 2022年

作者：夏宇航王宇南京航空航天大学自动化学院

传统的电压环PI控制无法兼顾直流发电系统的稳态和动态性能，一种电容能量平衡控制(Capacitor-energy-based control,CEC)方法被提出用以提升独立励磁直流发电系统的动态性能，CEC外环仍然采用PI控制。本文提出一种基于负载反馈的广义... 详细信息

传统的电压环PI控制无法兼顾直流发电系统的稳态和动态性能，一种电容能量平衡控制(Capacitor-energy-based control,CEC)方法被提出用以提升独立励磁直流发电系统的动态性能，CEC外环仍然采用PI控制。本文提出一种基于负载反馈的广义预测控制(Generalizedpredictivecontrol,GPC)方法，与PI控制框架下的电容能量控制方法进行比较研究。从原理上分析了CEC与GPC两种控制方法的特点，指出CEC方法的高比例增益能够加速系统动态响应，但外环的积分环节与负载电流反馈相冲突，会影响系统的电压稳态精度。分别构建CEC与GPC两种控制方法下的系统传递函数，从抗负载电流扰动的角度进行控制参数优化设计，并进行仿真验证，讨论了电容参数失配对两种控制算法的影响。最后，通过对比实验验证了本文对两种优化控制方法分析的正确性。实验结果表明，优化控制参数后的GPC与CEC方法在动态性能上优于传统的电压环PI控制，且相较于CEC,GPC拥有更强的鲁棒性。

关键词：动态性能 PI控制电容能量控制广义预测控制抗负载扰动参数优化

改进粒子群优化的燃气发电锅炉主汽压模糊预测控制策略

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西安交通大学学报 2021年第3期55卷 81-89页

作者：冯旭刚鲍立昌章家岩安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032

针对燃气发电锅炉存在的纯滞后、大惯性和参数模型易变等问题,设计了一种改进粒子群优化(PSO)的主汽压模糊广义预测控制策略。利用遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)辨识出主汽压模型,并引入广义预测控制(GPC),通过多步预测、滚动优化和实... 详细信息

针对燃气发电锅炉存在的纯滞后、大惯性和参数模型易变等问题,设计了一种改进粒子群优化(PSO)的主汽压模糊广义预测控制策略。利用遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)辨识出主汽压模型,并引入广义预测控制(GPC),通过多步预测、滚动优化和实时反馈技术克服系统惯性、时滞和参数时变问题。为改善主汽压控制系统的稳定性和动态响应品质,对GPC算法中的控制加权系数进行模糊自校正设计。引入改进粒子群算法对广义预测控制的控制量增量进行寻优,求取最优控制律。仿真结果表明:与改进PSO-GPC策略和动态矩阵控制(DMC)策略相比,在施加扰动情况下,所提改进PSO-模糊GPC策略在模型适配与失配时稳定时间分别最多减少94.5 s和132 s,超调量分别最多降低5.1%和8%。工程运用表明:所提控制策略主汽压控制偏差低于±0.15 MPa,系统受模型失配影响更小,稳定性和抗扰动能力明显提升。

关键词：主汽压广义预测控制模糊控制改进粒子群算法

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燃气发电锅炉主汽压滑模预测优化控制策略

西安交通大学学报 2021年第1期55卷 60-67页

作者：章家岩王胜冯旭刚鲍立昌魏舜昊陈雨薇徐帅安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032

针对燃气发电锅炉主汽压控制的非线性、纯滞后和强干扰特点,提出了一阶时延模型的主汽压滑模预测优化控制策略。利用广义预测控制对滑模控制器的增益及主汽压作出实时预测,根据主汽压预测偏差对滑模增益进行反馈校正和滚动优化,以降低... 详细信息

针对燃气发电锅炉主汽压控制的非线性、纯滞后和强干扰特点,提出了一阶时延模型的主汽压滑模预测优化控制策略。利用广义预测控制对滑模控制器的增益及主汽压作出实时预测,根据主汽压预测偏差对滑模增益进行反馈校正和滚动优化,以降低滑模控制系统的抖振。对煤气调节阀的流量特性进行非线性补偿,通过优化目标函数求出离散形式的最佳控制律。仿真结果表明:与常规PID、滑模控制和动态矩阵控制相比,模型适配时所提出的控制策略使调节时间最多减少19.1 s,超调量最多降低16.4%;滑模函数抖振小,系统抗干扰及鲁棒性良好。工程应用表明:使用所提策略后,系统抖振比单一滑模控制的降低60%,主汽压控制偏差小于±0.05 MPa,系统稳定性和抗干扰能力明显提高。

关键词：燃气发电锅炉主汽压广义预测控制滑模控制滚动优化

基于预测控制的活塞式压力计活塞位置平衡技术

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大连工业大学学报 2023年第5期42卷 365-370页

作者：林佳伟杨林卜繁岭樊双蛟何贞高腾大连工业大学机械工程与自动化学院辽宁大连116034

高压(大于250 MPa)全自动活塞式压力计需要控制系统能快速找到达到活塞稳定浮起的位置平衡点。为了减少仪器体积,一般采用尽可能小的活塞直径,微小的压力变动就会导致活塞位置的起伏。为了快速实现活塞位置的快速平衡,提出了使用广义预... 详细信息

高压(大于250 MPa)全自动活塞式压力计需要控制系统能快速找到达到活塞稳定浮起的位置平衡点。为了减少仪器体积,一般采用尽可能小的活塞直径,微小的压力变动就会导致活塞位置的起伏。为了快速实现活塞位置的快速平衡,提出了使用广义预测控制(GPC)活塞位置平衡的控制方法。在提出的预测控制算法中,综合考虑了活塞压力计在加压过程中存在的多个变量对活塞下降速度的影响,通过对输入输出的模型辨识,构造出压力计活塞位置控制的数学模型,并通过广义预测算法预测活塞的运动行为。结果表明,广义预测控制对于活塞位置的快速平衡具有良好效果。

关键词：活塞式压力计广义预测控制高压压力计量

基于区间约束GPC的船舶SCR脱硝系统多工况控制

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船舶工程 2023年第2期45卷 90-98,161页

作者：李昊许媛媛陶邦林曹立上海海事大学物流工程学院上海201306

不同工况下的船舶柴油机脱硝系统具有很强的非线性和时变性,常用的单一控制器难以准确控制,因此对船舶选择性催化还原(SCR)脱硝系统进行自适应控制研究尤为重要。从SCR的反应微分方程入手,建立船舶柴油机SCR脱硝系统的机理模型,并通过... 详细信息

不同工况下的船舶柴油机脱硝系统具有很强的非线性和时变性,常用的单一控制器难以准确控制,因此对船舶选择性催化还原(SCR)脱硝系统进行自适应控制研究尤为重要。从SCR的反应微分方程入手,建立船舶柴油机SCR脱硝系统的机理模型,并通过模型仿真的离线数据辨识建立不同工况下该系统的ARMAX模型;设计基于该模型的广义预测控制器以实现多工况的自适应控制。考虑到执行机构的使用寿命,加入区间约束算法,提出并设计带区间约束算法的广义预测控制(GPC)控制器。研究结果表明:与传统的GPC和模型预测控制(MPC)控制器相比,带区间约束的GPC控制器不仅能在变工况时保持较高的脱硝率,而且能显著减少执行器的动作次数,从而提高船舶柴油机SCR脱硝系统的使用寿命。

关键词： SCR脱硝系统广义预测控制区间约束控制多工况控制

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基于切换的非线性多模型二阶段广义预测控制

控制理论与应用 2023年

作者：宋红超王昕王振雷上海交通大学电工与电子技术中心华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室

针对一类参数跳变引起零动态不稳定的非线性离散时间系统,提出一种基于误差切换策略的非线性多模型二阶段广义预测控制器设计方法.首先将未知参数的空间划分为多个子集,并在每个子集中建立多个非线性预测模型,并对未知参数进行辨识:进... 详细信息

针对一类参数跳变引起零动态不稳定的非线性离散时间系统,提出一种基于误差切换策略的非线性多模型二阶段广义预测控制器设计方法.首先将未知参数的空间划分为多个子集,并在每个子集中建立多个非线性预测模型,并对未知参数进行辨识:进而利用带约束的二阶段自适应方法获得每个子集虚拟模型的参数估计值,并以此计算对应的广义预测控制作用,从而更好的处理零动态不稳定问题:为了有效改善参数跳变对系统的影响,利用模型输出误差性能指标选取每一时刻最优的广义预测控制器控制非线性系统,并进行稳定性分析.最后,通过对比现存方法的仿真结果表明本文所提出的广义预测控制器有良好的跟踪性能和抗干扰能力.

关键词：非线性系统多模型二阶段自适应广义预测控制

基于IT2-PCM的上肢外骨骼系统T-S模糊建模与预测控制

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兰州大学学报（自然科学版） 2023年第5期59卷 576-584页

作者：张燕杨安杰孙善乐李璇李小觅孙慧河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300130 河北师范大学计算机与网络空间安全学院石家庄050024

针对动态特性复杂的上肢外骨骼系统的模型建立、高精度控制和复杂约束处理问题,提出基于T-S模糊算法的改进多变量约束预测控制方法.提出区间Ⅱ型可能性C-均值聚类算法,获取数据建模过程中的样本隶属度矩阵,建立上肢外骨骼的数学模型.对... 详细信息

针对动态特性复杂的上肢外骨骼系统的模型建立、高精度控制和复杂约束处理问题,提出基于T-S模糊算法的改进多变量约束预测控制方法.提出区间Ⅱ型可能性C-均值聚类算法,获取数据建模过程中的样本隶属度矩阵,建立上肢外骨骼的数学模型.对系统复杂约束问题提出一种约束简化方法,将复杂约束转化为关于参数矩阵μ的约束.提出一种加权基函数法,将基函数思想引入预测控制,推导出上肢外骨骼预测控制器.仿真结果验证了该算法的优越性与有效性.

关键词：上肢外骨骼区间Ⅱ型T-S模糊系统广义预测控制基函数区间Ⅱ型可能性C-均值聚类

基于广义预测控制的多电机环形耦合升降同步控制研究

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制造业自动化 2023年第1期45卷 140-143,165页

作者：孙俊俞国燕广东海洋大学机械与动力工程学院广东省海洋装备及制造工程技术研究中心湛江524088 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 湛江524025

针对多电机升降系统受负载扰动等原因升降不平稳的问题,提出了一种基于广义预测和环形耦合策略的控制方法。建立以所有电机作为一个整体的统一受控自回归平均模型,简化了传统控制结构中的参数调整的过程。融合广义预测中的多步预测、滚... 详细信息

针对多电机升降系统受负载扰动等原因升降不平稳的问题,提出了一种基于广义预测和环形耦合策略的控制方法。建立以所有电机作为一个整体的统一受控自回归平均模型,简化了传统控制结构中的参数调整的过程。融合广义预测中的多步预测、滚动优化和反馈修正思想,将同步误差引入二次性能指标函数,使得跟踪误差和同步误差同时在线滚动优化并收敛,获得最优控制输入信号;采用环形耦合同步策略,降低单电机受扰动对其它电机同步性能的影响,提高了多电机连续升降中的鲁棒性。结果表明:能准确跟踪运动轨迹,提高同步跟踪的瞬态性能,使得同步误差趋于0。

关键词：环形耦合控制多电机同步广义预测控制