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基于GSA-GPC水电机组预测控制

中国农村水利水电 2023年第8期 234-240页

作者：王莺子谌慧铭陈金保曾荃陈上肖志怀国网湖北省电力有限公司技术培训中心湖北武汉430072 武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 中国长江电力股份有限公司三峡电厂湖北宜昌443000

随着风、光等可再生能源大量馈入,电网结构日趋复杂。在此背景下,水电机组将根据需要经常处于变工况运行,运行环境变得恶劣,其传统的PID控制策略显然难以实现各种复杂工况下的最优控制。为此,将广义预测控制(GPC)应用于水电机组,并基于... 详细信息

随着风、光等可再生能源大量馈入,电网结构日趋复杂。在此背景下,水电机组将根据需要经常处于变工况运行,运行环境变得恶劣,其传统的PID控制策略显然难以实现各种复杂工况下的最优控制。为此,将广义预测控制(GPC)应用于水电机组,并基于引力搜索算法(GSA)对其参数进行优化,实现了水电机组基于GSA-GPC的自适应预测控制。仿真结果表明,相比传统的PID控制器,设计的基于GSA-GPC的自适应预测控制器在不同工况下均有优异的调节性能,实现了水电机组多工况下最优控制。

关键词：水电机组 PID控制广义预测控制引力搜索算法自适应控制

ADRC-GPC算法在旋转倒立摆系统中的应用

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传感器与微系统 2023年第9期42卷 165-168页

作者：李俊芳毕旺琪李毅高强陈增强天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 南开大学人工智能学院天津300350

自抗扰广义预测控制(ADRC-GPC)是一种由广义预测控制技术和自抗扰控制技术有机结合的新型控制算法。该算法首先利用扩张状态观测器(ESO)估计出系统的总扰动;其次,引入虚拟控制量以抵消该总扰动作用,使原被控对象系统转化为积分器串联型... 详细信息

自抗扰广义预测控制(ADRC-GPC)是一种由广义预测控制技术和自抗扰控制技术有机结合的新型控制算法。该算法首先利用扩张状态观测器(ESO)估计出系统的总扰动;其次,引入虚拟控制量以抵消该总扰动作用,使原被控对象系统转化为积分器串联型系统;最后,利用GPC对新系统进行收敛控制。ADRC-GPC不仅可以有效避免传统GPC的在线计算量过大问题,还无须使用状态量的高阶信息,相比传统ADRC大大降低了调参难度。针对一级旋转倒立摆稳定控制问题中的强耦合、非线性等难点,设计了双通道ADRC-GPC融合控制器。仿真实验结果表明:ADRC-GPC控制器能够使一级旋转倒立摆系统达到控制目的,其对多变量非线性不稳定系统具有良好的控制性能。

关键词：旋转倒立摆系统扩张状态观测器自抗扰控制广义预测控制自抗扰广义预测控制

双侧独立电驱动履带车辆反馈线性化解耦与预测行驶控制

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兵工学报 2021年第4期42卷 697-705页

作者：张杰马晓军刘春光袁东张运银陆军装甲兵学院兵器与控制工程系北京100072

针对双侧独立电驱动履带车辆行驶动力学耦合和跟踪优化的控制问题,提出一种解耦和预测控制方法。在车辆仿射非线性模型基础上,通过反馈线性化消除系统动力学耦合因素,实现纵向车速和横摆角速度的解耦控制;对解耦后的速度和横摆角速度子... 详细信息

针对双侧独立电驱动履带车辆行驶动力学耦合和跟踪优化的控制问题,提出一种解耦和预测控制方法。在车辆仿射非线性模型基础上,通过反馈线性化消除系统动力学耦合因素,实现纵向车速和横摆角速度的解耦控制;对解耦后的速度和横摆角速度子系统分别设计自适应广义预测控制算法,采用递推最小二乘法辨识受控自回归积分滑动平均模型的参数以修正控制律,并结合电机输出能力对系统控制量和输出量进行约束,实现目标速度和横摆角速度的跟踪优化;依托某型电驱动履带样车开展实车试验。结果表明,所设计的算法能够快速准确跟踪目标速度和横摆角速度,控制量输出平滑,抗扰性能强,可实现车辆多种工况下的稳定行驶。

关键词：履带车辆电驱动行驶控制解耦控制广义预测控制

广义预测控制在焦炉温度控制系统中的研究及应用

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广义预测控制在焦炉温度控制系统中的研究及应用

作者：孙义经安徽工业大学

学位级别：硕士

焦炉是一种结构独特的工业炉窑,具有大时滞、大惯性、非线性、变参数等特点。温度是焦炉加热过程控制中最重要的参数,温度控制是焦炉控制的核心。在考虑各种干扰的情况下,保证炉温稳定,格外重要。这对于提高焦炭质量,实现节能减排,提高... 详细信息

焦炉是一种结构独特的工业炉窑,具有大时滞、大惯性、非线性、变参数等特点。温度是焦炉加热过程控制中最重要的参数,温度控制是焦炉控制的核心。在考虑各种干扰的情况下,保证炉温稳定,格外重要。这对于提高焦炭质量,实现节能减排,提高经济效益,延长焦炉寿命具有重要意义。本文首先介绍了焦炉温度控制发展历程、研究现状及其焦炉生产工艺。针对焦炉自身的特点,在分析了各种辨识方法之后,直接以焦炉生产过程为实验平台。用最小二乘法辨识从焦炉现场采集的输入输出数据,即焦炉温度与煤气流量,得到了它们的关系模型。这种辨识方法有许多优点,尤其是避免了分析焦炉复杂的运行机理,使建模更加容易。基于这一模型,本文设计了广义预测控制器。针对该算法运算量较大,及可能出现病态数据等问题,进一步改进广义预测控算法。通过MATLAB仿真表明广义预测控制有许多良好的控制品质:该算法在动态及静态性能、抗干扰等方面明显比PID控制效果好。并且广义预测控制对模型精度要求不高,多种模型形式都可以作为预测的模型。最后将控制方案以浙大中控DCS-JX-300XP系统为平台应用在焦炉上。文中列举了现场的组态图,如工艺流程图、控制画面组态、立火道温度趋势图和方案运行前后的温度曲线图。通过对运行前后机、焦侧温度曲线对比,结果表明控制方案能有效的控制炉温,运行稳定,说明在现场应用中取得了良好的效果。

关键词：焦炉最小二乘法火道温度广义预测控制 MATLAB仿真

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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时滞系统的自抗扰广义预测控制的性能分析

中南大学学报（自然科学版） 2018年第8期49卷 1960-1970页

作者：陈增强吴瑕孙明玮孙青林南开大学计算机与控制工程学院天津300350 天津市智能机器人重点实验室天津300350

为了实现对时滞系统的高性能控制,提出1种自抗扰广义预测控制算法。首先阐述自抗扰广义预测控制算法的设计原理,得到算法的闭环反馈结构。然后利用频域分析法推导出算法的频域特性,分析并总结时滞系统自抗扰广义预测控制算法的参数整定... 详细信息

为了实现对时滞系统的高性能控制,提出1种自抗扰广义预测控制算法。首先阐述自抗扰广义预测控制算法的设计原理,得到算法的闭环反馈结构。然后利用频域分析法推导出算法的频域特性,分析并总结时滞系统自抗扰广义预测控制算法的参数整定原则。最后对自抗扰广义预测控制算法以及传统的广义预测控制算法的动态性能进行比较。研究结果表明:自抗扰广义预测控制算法无需在线辨识被控对象精确的数学模型,可以离线求得丢番图方程的解析解,算法的在线计算量大大减少;相比于传统的广义预测控制算法,自抗扰广义预测控制算法具有更好的动态性能。

关键词：广义预测控制自抗扰控制自抗扰广义预测控制闭环反馈结构频域分析法

基于扩展状态观测器的链式自动弹仓广义预测控制

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火炮发射与控制学报 2023年

作者：谢瑶徐亚栋鲁飞周光祖南京理工大学机械工程学院中国人民解放军32381部队

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题，设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上，设计了广义预测位置控制器；通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计，利用估... 详细信息

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题，设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上，设计了广义预测位置控制器；通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计，利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正，增强了控制器的抗干扰能力，确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明：与PID控制相比，提出的控制策略对扰动力矩不敏感，具有更好的鲁棒性，且稳态误差更小，位置控制精度更高。

关键词：链式自动弹仓广义预测控制扩展状态观测器位置控制

基于广义预测控制的DCT换挡过程发动机扭矩请求控制

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同方期刊数据库

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中国公路学报 2017年第10期30卷 145-150,158页

作者：鲍伟孔慧芳合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

为解决双离合器式自动变速器换挡过程中发动机扭矩控制的时滞和参数摄动问题,提出广义预测控制实现自动变速器电控单元对发动机的扭矩请求控制。首先分析发动机扭矩控制系统的特点,建立被控对象的传递函数。利用Pade近似方法求取被控对... 详细信息

为解决双离合器式自动变速器换挡过程中发动机扭矩控制的时滞和参数摄动问题,提出广义预测控制实现自动变速器电控单元对发动机的扭矩请求控制。首先分析发动机扭矩控制系统的特点,建立被控对象的传递函数。利用Pade近似方法求取被控对象的离散数学模型及CARIMA模型。在此基础上构建合适的目标函数,通过使目标函数最优,获得广义预测控制器的解析解。为进一步减少算法的计算量,采用直接广义预测算法对预测方程的参数进行辨识,以提高算法的实时性。最后根据发动机台架试验数据设计了广义预测控制器和PI控制器,并通过仿真试验和硬件在环试验,对比分析了广义预测控制和PI控制在阶跃响应、斜坡响应、抗参数摄动以及换挡时的扭矩跟随等方面的性能。研究结果表明:基于广义预测控制的扭矩请求控制,在扭矩的跟随性能和抗参数摄动等方面都明显优于PI控制。因此,基于广义预测控制的扭矩请求控制方法在一定程度上降低了时滞对控制效果的影响,这对于提高双离合器车辆驾驶品质和换挡快速性有十分重要的意义。

关键词：汽车工程扭矩协调控制广义预测控制双离合器换挡过程

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基于广义预测控制的水轮机系统频率调节研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2022年第3期41卷 103-111页

作者：宋运忠冉皓河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000

为了解决水轮机系统中频率受负荷影响产生波动的问题,在自动发电控制(automatic generation control,AGC)的基础上,提出基于广义预测控制(generalized predictive control,GPC)的水轮机系统频率控制策略。首先,建立连续系统传递函数模型... 详细信息

为了解决水轮机系统中频率受负荷影响产生波动的问题,在自动发电控制(automatic generation control,AGC)的基础上,提出基于广义预测控制(generalized predictive control,GPC)的水轮机系统频率控制策略。首先,建立连续系统传递函数模型;然后,结合GPC控制算法的滚动优化、反馈校正和有限时域步进迭代算法对搭建数学模型仿真求解,得到性能优于传统PI控制的调节策略;最后,将提出的GPC控制策略分别采取不同的设定值分析在不同情形下的优化性能。结果表明,GPC用于水轮机调节系统,可得到良好的输出响应,有效解决电力系统的调频问题,且增强了系统的鲁棒性。

关键词：自动发电控制水力发电广义预测控制水轮机调节系统频率波动

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基于ESO的OMR轨迹跟踪预测控制

计算机仿真 2022年第8期39卷 415-419页

作者：税懿杨永峰向国菲佃松宜四川大学电气工程学院四川成都610065 国网浙江电力有限公司衢州供电公司浙江衢州324000

针对麦克纳姆轮全向移动机器人实际系统模型中广泛存在的未建模动态、非线性摩擦和外界未知干扰等显著影响轨迹跟踪控制性能的不确定性,提出基于扩张状态观测器的广义预测控制。将所有干扰看做一个扩张状态量,通过对扰动量进行在线估计... 详细信息

针对麦克纳姆轮全向移动机器人实际系统模型中广泛存在的未建模动态、非线性摩擦和外界未知干扰等显著影响轨迹跟踪控制性能的不确定性,提出基于扩张状态观测器的广义预测控制。将所有干扰看做一个扩张状态量,通过对扰动量进行在线估计并实时补偿,提高了轨迹跟踪控制器的抗干扰能力。与基于卡尔曼滤波的广义预测控制器进行对比,仿真结果表明,所提出的方法可以有效抑制参数摄动和未知干扰的影响,提高麦克纳姆轮全向移动机器人轨迹跟踪控制器抗干扰性能。

关键词：移动机器人轨迹跟踪广义预测控制扩张状态观测器扰动控制