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小型发电机自动控制励磁系统校正装置的选择

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华东电力 2003年第3期31卷 35-36页

作者：田位平张黎西藏农牧学院水利电力工程系西藏林芝860000

对一典型小型发电机模型的数字仿真研究 ,为改善控制系统鲁棒性 ,设计出一种具有串联校正装置和两级运算放大器构成的自动控制系统 ,能较好地调整校正环节的参数。

关键词：晶闸管串联校正滞后校正 PI校正数字仿真跟踪速度抑制超调

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广义预测控制性能改进的研究

广义预测控制性能改进的研究

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作者：田仕军浙江理工大学

学位级别：硕士

广义预测控制是一种具有强鲁棒性的模型预测控制算法，适用于具有纯延时，参数时变的非最小相位系统。但是，一方面该算法需要被控对象的参数模型，而有些对象无法获得精确的参数模型。另一方面，该算法过于复杂，计算量较大。再次，实... 详细信息

广义预测控制是一种具有强鲁棒性的模型预测控制算法，适用于具有纯延时，参数时变的非最小相位系统。但是，一方面该算法需要被控对象的参数模型，而有些对象无法获得精确的参数模型。另一方面，该算法过于复杂，计算量较大。再次，实际的工业控制中对超调的产生较为敏感，过大的超调会导致控制难以实施，甚至导致生产事故。以上几个方面限制了该算法在工业控制中的应用。因此，研究可以有效抑制超调的产生，不需要精确地参数模型，计算量较小的广义预测控制算法将具有重要的现实意义。本文主要从以下几个方面展开了研究：首先，针对广义预测控制的超调抑制问题，本文提出了一种基于单步预测输出差值抑制超调的改进预测控制算法。对于单变量系统，通过在性能指标函数中引入单步预测输出差值项，有效抑制了超调的产生。进而，将单步预测输出差值项引入到多变量广义预测控制的性能指标函数中。仿真实验证明，改进广义预测控制算法对单变量和多变量系统同样有效。其次，针对广义预测控制需要参数模型和求解丢番图方程过程复杂的问题，本文提出了一种改进的自适应预测控制算法。将多步预测模型看成一个整体，该整体可分为两个部分。一部分为柔化后的系统实际输出，这部分将作为预测模型的起点;另一部分为将来的输入对系统的作用效果评估，评估矩阵可由递推最小二乘法辨识得出。这种建立多步预测模型的方法，不需要事先知道系统的参数模型，不必关心系统的阶次，不需要求解丢番图方程，所需辨识的参数较少，易于在线实施。再次，针对多变量系统的控制问题，提出了一种改进的多变量自适应预测控制算法。多变量系统的多步预测模型同样分为两部分。一部分为柔化后的系统实际输出，这部分将作为预测模型的起点。另一部分为将来的输入对系统的作用效果评估，评估矩阵可由递推最小二乘法辨识得出。仿真研究证明，本文提出的自适应预测控制算法不仅适用于单变量系统，也适用于多变量系统。不仅对于线性系统有效，对于一部分非线性系统同样有效。最后，在上述研究的基础上，结合现有的预测PID控制理论，提出了一种自适应预测PID控制算法。该算法不需要系统的参数模型，系统输入具有传统PID控制的结构形式，PID参数通过滚动优化在线调整。该算法同时也有效抑制了超调的产生。仿真研究表明，该算法在应用于发酵罐温度控制中后，取得了良好的控制效果。

关键词：广义预测控制抑制超调自适应控制隐式广义预测控制预测PID控制

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基于广义预测控制的辗环机控制算法研究

基于广义预测控制的辗环机控制算法研究

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作者：吴庆双吉林大学

学位级别：硕士

预测控制是20世纪70年代中后期在欧美工业领域出现的,它是在新型计算机控制算法基础上发展起来的,是一种基于模型的先进控制技术。Clarke等人于1984年提出了基于模型的广义预测控制(GPC)。它是以受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)为基... 详细信息

预测控制是20世纪70年代中后期在欧美工业领域出现的,它是在新型计算机控制算法基础上发展起来的,是一种基于模型的先进控制技术。Clarke等人于1984年提出了基于模型的广义预测控制(GPC)。它是以受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)为基础,在优化中引入了多步预测的思想,抗负载扰动、随机噪声、时延变化等能力显著提高,并结合辨识和自校正机制,表现出良好的鲁棒性。因此近年来受到学术和工程界的广泛注意和重视,并已有工业应用成果。本文参考大量国内外文献,针对辗环机系统模型做了仿真研究,实现辗环机加工的不可逆过程控制无超调。首先,对辗环机的工作原理进行阐述,目前国内外采用的控制算法还停留在经验算法的水平上,引出生产工艺的不可逆过程问题。介绍应天津天海精锻厂要求设计的D51-250型辗环机控制系统的设计。其次,对辗环机控制系统进行系统建模,本文改进得到一个较精确,便于实现的系统模型,以便进行仿真研究,和工业实现。然后,就解决上述问题,借鉴国内外先进科研成果,总结一种能够有效抑制超调的算法,并比传统的经验算法速度快,而且继承了广义预测控制优点:1.抗负载扰动、随机噪声、时延变化等能力显著。2.结合辨识和自校正机制,表现出良好的鲁棒性。本文在介绍辗环机的特殊性基础上,将辗环机系统模型与广义预测控制的抑制超调算法综合到一起,对不可逆过程的控制进行了系统的研究。通过引入广义预测控制的抑制超调算法,实现了不可逆过程的精确控制。在理论上给予了充分的证明,而且通过仿真实验进一步。仿真结果表明了本文所提策略的有效性,不仅有效抑制了超调,而且比经验算法响应速度快,满足了用户对辗环机精度和生产效率的需求。为其应用于工业现场控制奠定了基础。仿真实验的后续工作将是在辗环机设备上进行实验。由于时间紧迫、条件有限,未能在辗环机设备上进行实验,是本文工作的一大缺憾。

关键词：广义预测控制抑制超调辗环机

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广义预测控制简化算法研究

广义预测控制简化算法研究

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作者：吴夏来浙江理工大学

学位级别：硕士

广义预测控制技术最初由Clarke和其合作者于1984年提出,它采用传统的参数模型(如CARIMA模型),参数的数目较少,对于过程参数慢时变的系统,易于在线估计参数。由于引入了不相等的预测水平和控制水平,具有预测模型、滚动优化和反馈校正三... 详细信息

广义预测控制技术最初由Clarke和其合作者于1984年提出,它采用传统的参数模型(如CARIMA模型),参数的数目较少,对于过程参数慢时变的系统,易于在线估计参数。由于引入了不相等的预测水平和控制水平,具有预测模型、滚动优化和反馈校正三个基本特征,呈现了优良的控制性能,被认为是具有代表性的预测控制算法之一,受到学术和工程界的广泛关注。但是基本的广义预测控制需要进行矩阵求逆运算,计算量很大,不适合要求快速响应的实时控制系统。本文在参考大量国内外文献的基础上,对广义预测控制算法进行了简化研究,并针对典型的工业过程模型进行了仿真和实验研究。(1)针对一类工业控制过程的快速无超调要求,本文引入阶梯式控制方法,避免了传统广义预测控制中逆矩阵运算量大的问题。同时利用单值广义预测控制的方法求出下一步控制增量并用来补偿当前控制量,提出了一种快速无超调的预测控制方法,并给出了方法实施步骤。仿真结果表明,本算法能有效地抑制超调,控制速度快,鲁棒性好。(2)针对在实际控制系统中,约束条件几乎无处不在的情况,提出一种输入受限的输出增量反馈广义预测控制算法。该算法通过离线计算未来控制增量序列的方式避免了求逆矩阵运算,大大地减少了计算量。而且,在输入和输入增量有约束的条件下,只需在线调整最大输出增量的设定值就可求出约束条件下的最优控制量,保证输出渐进稳定跟踪设定值。仿真结果证明了该算法的有效性。(3)对传统的输出增量反馈预测控制算法进行了简化,避免了高维逆矩阵而带来的计算困难,提出了基于BP神经网络的最大输出增量在线自整定的广义预测控制。与一般输出增量反馈预测控制算法相比,利用神经网络在线调整θ值可以使系统跟踪速度快且无超调,有效地避免了人工选取参数的困难。仿真结果表明了本算法的有效性。(4)针对一类大惯性、慢时变对象,本文在基本广义预测控制算法的基础上,用实际误差对模型预测输出进行校正,引入阶梯控制方法,充分利用预测信息,给出了一种具有平滑滤波作用的控制律,提出了一种改进的广义预测算法。同时设计了一个基于组态王的水箱液位监控系统,并采样所提出的算法在该监控系统中进行实验研究。实验结果表明:与基本的广义预测控制结果相比,本算法能有效地抑制超调,抗干扰性强,鲁棒性好。本文对所提出的算法不仅在理论上进行了推导,还进行了大量的仿真实验和实验研究,结果表明了本文所提算法的有效性。

关键词：广义预测控制抑制超调算法简化约束控制

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非最小相位系统的PID型广义预测自校正控制器

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自动化技术与应用 2004年第7期23卷 15-18页

作者：张萍屈宝存辽宁石油化工大学自动化系辽宁抚顺113001

本文将被控对象的零点分解为非最小相位项和最小相位项 ,建立新的预测方程 ,在对一般预测控制目标函数改进的基础上加入抑制超调的预测控制量和模型误差修正 ,得到能抑制非最小相位系统超调的PID型广义预测自校正控制器。仿真结果表明 ... 详细信息

本文将被控对象的零点分解为非最小相位项和最小相位项 ,建立新的预测方程 ,在对一般预测控制目标函数改进的基础上加入抑制超调的预测控制量和模型误差修正 ,得到能抑制非最小相位系统超调的PID型广义预测自校正控制器。仿真结果表明 ,该算法极大地改善了控制性能。

关键词：非最小相位系统 PID型目标函数广义预测控制自校正控制器抑制超调

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一种改进的广义预测控制算法在大时滞系统中的应用

一种改进的广义预测控制算法在大时滞系统中的应用

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第24届中国控制与决策会议

作者：田仕军戴文战杨爱萍浙江理工大学自动化研究所浙江财经学院

大时滞系统一般存在超调量大和调节时间长的问题,本文针对这一问题提出了一种具有简化比例积分结构的广义预测控制改进算法。通过在广义预测控制的性能指标函数中引入简化的比例积分结构,有效抑制了超调量的产生。通过对超调抑制机理的... 详细信息

大时滞系统一般存在超调量大和调节时间长的问题,本文针对这一问题提出了一种具有简化比例积分结构的广义预测控制改进算法。通过在广义预测控制的性能指标函数中引入简化的比例积分结构,有效抑制了超调量的产生。通过对超调抑制机理的分析,研究了在被控过程中存在大时滞的情况下比例部分在性能指标函数中的选取原则。与现有的具有PID结构的算法和具有PI结构的算法相比,本文所提算法的计算量很小。不仅如此,通过柔化系统输入△u（k+j）,避免了矩阵求逆运算,算法的计算量进一步减小。仿真实验证明了算法的有效性。

关键词：广义预测控制大时滞比例积分抑制超调

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一种改进的多变量广义预测控制算法

一种改进的多变量广义预测控制算法

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第24届中国控制与决策会议

作者：田仕军戴文战杨爱萍浙江理工大学自动化研究所浙江财经学院

本文提出了一种可以有效抑制超调的改进多变量广义予而测控制算法。通过为每个被控变量分别设定一个简化的性能指标函数,使得算法计算量大大减小。为抑制超调的产生,每个性能指标函数中部引入了单步予而测输出差值项。为避免矩阵求逆运... 详细信息

本文提出了一种可以有效抑制超调的改进多变量广义予而测控制算法。通过为每个被控变量分别设定一个简化的性能指标函数,使得算法计算量大大减小。为抑制超调的产生,每个性能指标函数中部引入了单步予而测输出差值项。为避免矩阵求逆运算,引入了柔化系统输入的方法。本文算法同时有效解决了柔化系统输入带来的调节时间过长和超调过大的问题。仿真实验证明了算法的有效性。

关键词：广义予而测控制多变量抑制超调单步予而测输出差值

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