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吉林大学学报（工学版） 2013年第S1期43卷 183-188页

作者：孙超杰马彦周秀文陈虹吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 吉林大学通信工程学院长春130025

采用线性二次高斯(LQG)基准评价发动机怠速控制回路的性能,在控制回路中不含可测干扰和含有可测干扰两种情况下提出LQG基准的算法。通过脉冲响应矩阵求解得到了最优LQG控制律和不同加权因子下的最优输入输出方差,从而得到性能限制曲线... 详细信息

采用线性二次高斯(LQG)基准评价发动机怠速控制回路的性能,在控制回路中不含可测干扰和含有可测干扰两种情况下提出LQG基准的算法。通过脉冲响应矩阵求解得到了最优LQG控制律和不同加权因子下的最优输入输出方差,从而得到性能限制曲线和输入输出方差性能指标。针对四组发动机怠速系统PID控制器,应用LQG基准进行了性能评价分析,给出了最优控制器。

关键词：比例积分微分控制器线性二次高斯基准控制性能评价怠速控制系统

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二维LQG基准下迭代学习控制的性能评估

二维LQG基准下迭代学习控制的性能评估

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作者：魏少龙北京化工大学

学位级别：硕士

迭代学习控制是针对一类具有重复性控制目标任务系统的控制算法,其基本思想是通过学习上一批次的控制结果来校正当前批次的控制信号,进而随着批次的递增使系统的输出渐渐地跟踪上目标轨迹。在批次过程的控制中,迭代学习控制是一种很有... 详细信息

迭代学习控制是针对一类具有重复性控制目标任务系统的控制算法,其基本思想是通过学习上一批次的控制结果来校正当前批次的控制信号,进而随着批次的递增使系统的输出渐渐地跟踪上目标轨迹。在批次过程的控制中,迭代学习控制是一种很有效的控制策略。在工业生产中有许多的控制系统,大多数控制系统的控制效果会随着时间和环境变化逐渐恶化,监测和评估这些控制系统的控制效果以保持生产效率显得尤为重要。在批次过程中,迭代学习控制的性能评估却少有研究,所以对迭代学习控制做性能评估是很有意义的。本文提出了一种二维线性二次高斯基准来对迭代学习控制做性能评估。基于二维系统理论,我们可以将迭代学习控制下的批次过程转化为二维框架下的系统模型,进而对这个二维的系统模型做性能评估。本文将传统的线性二次高斯基准拓展为二维形式的二次高斯基准,并提出了一种全新的性能评估权衡曲面。得到权衡曲面的过程中是需要知道模型信息的,但是大部分的工业过程中被控系统的模型是未知的。针对模型未知的系统,本文进一步提出了一种新颖的数据驱动的控制性能评估方法。对于迭代学习控制下的批次过程转化而来的二维系统,本文提出了一种二维闭环子空间辨识方法。基于辨识得到的系统模型,我们可以得出性能评估曲面,进而对系统进行性能评估。最后,多例仿真测试表明了所提方法的可行性及有效性。

关键词：迭代学习控制二维系统理论控制性能评估线性二次高斯基准子空间辨识

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基于LQG基准的模型预测控制系统性能评价研究与应用

基于LQG基准的模型预测控制系统性能评价研究与应用

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作者：肖振天津理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展以及工业4.0等概念的提出,工业过程更趋向于智能化、自动化。这就要求着更先进的控制算法来控制工业过程,保障系统的稳定高效运行。因此先进控制算法近些年得到了飞速发展,其中模型预测控制(Model Predictive Contr... 详细信息

随着计算机技术的发展以及工业4.0等概念的提出,工业过程更趋向于智能化、自动化。这就要求着更先进的控制算法来控制工业过程,保障系统的稳定高效运行。因此先进控制算法近些年得到了飞速发展,其中模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是应用最广泛也是最有效的一类先进控制算法。模型预测控制结合了预测模型、滚动优化及反馈控制的控制方法,可达到系统的约束边界,大大地提高工业效益。但在实际工业应用中,由于控制器整定不足或缺少维护,以及系统设备故障等因素,会出现控制性能变差的现象。若不能及时地采取一定的措施,会对企业带来严重的损失。因此需要开展MPC系统的控制性能评价理论研究,形成实时的性能监控体系,达到性能监控的目的。本文以线性二次高斯(Linear quadratic Gaussian,LQG)基准作为MPC系统的性能评价指标,展开对MPC系统的控制性能评价研究。主要研究内容如下:首先对模型预测控制系统进行性能评价的目的及意义进行简单介绍,接着分别针对模型预测控制与控制性能评价的发展过程与研究现状进行描述,并分析了当前课题的发展趋势与难题。然后针对模型预测控制的动态矩阵控制算法,以预测模型、滚动优化与反馈校正为主要方面,分别在单变量与多变量系统进行算法推导,并分别以单容水箱与精馏塔为对象进行仿真分析。通过分析仿真结果,与常规PID控制比较,充分验证了MPC控制算法的优越性。接着进行LQG基准理论研究,以性能限制曲线为最终目标,分别对其三种不同算法:基于状态空间模型的算法、基于多项式模型的算法及基于子空间模型的算法进行推导比较,分析出各自的优缺点与适用范围。最后在传统的评价基准上,将LQG基准应用到MPC系统中,能够考虑到输入条件的限制,得到更具有实际意义的性能指标,为MPC系统进行性能评价提供更符合实际的理论依据。为解决MPC系统的一致性估计难以获取问题,在子空间算法的基础上,将联合输入输出闭环子空间辨识算法作为理论依据,通过最小化目标函数获得LQG基准。将MPC的滚动优化思想与LQG基准理论结合,设计了LQG控制器,并通过在精馏塔的仿真实验,验证了该方法的有效性。

关键词：模型预测控制性能评价线性二次高斯基准性能限制曲线

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基于LQG基准的发动机怠速控制性能评价研究

基于LQG基准的发动机怠速控制性能评价研究

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作者：孙超杰吉林大学

学位级别：硕士

发动机怠速控制代表着最基本的车辆控制问题有着重大的研究意义。同时，近二十多年来控制系统性能评价作为一个相对较新的研究分支，吸引了学术界和工程界的广泛关注。本文的中心内容以发动机怠速控制系统为研究对象，对设计的4组PID控... 详细信息

发动机怠速控制代表着最基本的车辆控制问题有着重大的研究意义。同时，近二十多年来控制系统性能评价作为一个相对较新的研究分支，吸引了学术界和工程界的广泛关注。本文的中心内容以发动机怠速控制系统为研究对象，对设计的4组PID控制器，综合应用抑制负载干扰的性能分析以及LQG基准评价算法对其进行性能评价。首先说明本文的研究背景，阐述了研究控制性能评价以及怠速控制的重要意义，详细介绍控制性能评价的理论研究和应用发展路线，从Harris指标到一些更为高级的性能基准。对怠速系统的控制策略和控制算法也做了介绍。然后是研究LQG基准的性能评价算法。该基准以输入和输出方差表示线性控制器的性能下界，并且给出了性能限制曲线，提供了对应于不同权值的输出变量方差的可实现的最小输入方差和输入变量方差的可实现的最小输出方差，相对于最小方差基准更为鲁棒、合理。然后详细研究了计算该基准的三种算法：基于状态空间模型的、基于多项式的和基于闭环子空间的。并采用一个仿真实例来说明这三种算法的使用和区别，总结出来这三种算法的优缺点和使用条件。但是这几种方法只能对不含可测干扰的情况有效。在含有可测干扰的情况下，将闭环子空间的方法扩展到能够处理此情况的形式。再者就是基于平均值建模的理论和热力学基础知识，建立发动机怠速系统的数学模型：包括节气门模型，进气歧管模型，气缸空气质量流量模型，转矩生成模型和惯性模型。从仿真软件enDYNA中获得发动机的基本参数和工作数据，对模型参数进行了拟合。利用Matlab/Simulink建立非线性发动机怠速模型，对相同输入下的模型进行基本校验，证明了模型的有效性和精确性。最后对已建立的非线性发动机均值模型在参考工作点线性离散化，以节气门开度为控制输入，负载转矩为干扰输入，发动机转速为控制输出，进气歧管压力和转速为系统状态变量建立状态空间方程。然后应用PID控制原理对怠速系统进行控制设计。最后从抑制负载干扰和基于LQG基准的性能评价方法对已设计的4组PID控制器进行了综合性能分析。抑制负载干扰的性能分析可以评价发动机怠速控制系统在负载转矩突然发生阶跃时的抑制负载干扰的能力，而基于LQG基准的性能评价可以评价发动机在存在输入输出噪声以及负载转矩干扰噪声的情况下，通过对闭环运行的输入输出数据计算控制回路的性能。综合这两种评价分析，可以帮助工程师或驾驶员在设计阶段以及故障未发生之前提早采取补救措施。

关键词：线性二次高斯基准控制性能评价怠速控制 PID控制最小方差控制基准

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基于LQG基准的单回路控制系统性能评价

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燃料与化工 2016年第1期47卷 60-63页

作者：蔡伏明上海宝钢化工有限公司上海201900

介绍了基于LQG基准的子空间辨识方法,可用于焦化生产过程控制中各类单回路控制器的性能评价。通过仿真实例验证了该方法的有效性,同时给出了输入方差不变时控制器理论上的提升空间。

关键词：性能评估单闭环控制系统子空间辨识线性二次高斯基准

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