检索结果-南通市图书馆

作者：刘伟中国石油大学

学位级别：硕士

预测控制系统在复杂的工业过程中有着越来越广泛的应用，其性能监控技术的研究对提高过程控制质量、提升企业生产效率、促进先进控制的推广具有重要意义。本文在回顾了传统控制器性能评价方法的基础上提出了几种针对多变量模型预测控制... 详细信息

预测控制系统在复杂的工业过程中有着越来越广泛的应用，其性能监控技术的研究对提高过程控制质量、提升企业生产效率、促进先进控制的推广具有重要意义。本文在回顾了传统控制器性能评价方法的基础上提出了几种针对多变量模型预测控制器的性能监控方法，主要内容包括以下几个方面：从理论和应用方面综述了这一领域的研究现状并提出存在的问题;介绍了基于子空间的模型预测控制算法，针对Wood-Berry塔过程进行控制仿真;回顾了几种基础性的控制器性能评价方法，并分别进行仿真学习。针对传统lqg基准需先设计lqg控制器并将其施加到工业过程获取数据方能建立性能评价基准的不足，给出一种基于子空间的lqg性能评价基准。对过程历史操作数据通过子空间模型辨识获得子空间矩阵，进而完成控制器的设计并直接构造lqg性能评价基准，对基于子空间的模型预测控制系统的性能进行实时评价，将控制器设计和控制系统性能评价两个步骤归一到一个统一的框架中，即控制器设计和性能评价仅需要子空间矩阵。在Wood-Berry塔上的仿真研究验证了所提方法的可行性和有效性。针对历史性能指标选择基准数据没有可靠标准及传统设计性能指标易受不可测干扰影响的弊端，给出一种基于统计过程控制的设计性能指标的性能评价方法。以设计模型预测控制器的目标函数为性能评价基准，为综合评价控制系统一段时间内的整体性能，求取指标的平均形式，利用时间序列模型预测指标的输出，通过对预测误差的监控来评价控制系统的性能。利用基于距离的判别分析方法对性能下降源进行诊断。在Wood-Berry塔上的仿真研究验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：模型预测控制子空间辨识性能监控 lqg基准设计性能指标

基于Fornasini-Marchesini二维模型的迭代学习控制的性能评估

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基于Fornasini-Marchesini二维模型的迭代学习控制的性能评估

作者：张浩北京化工大学

学位级别：硕士

随着工业流程的高速发展,工业过程中的控制系统趋于规模化和复杂化,控制系统的性能问题受到广泛关注。控制性能评估技术作为一个高效的手段,直观地为我们展示了控制系统的性能,虽然它是一个较为年轻的研究分支,却得到了工业(控制)界及学... 详细信息

随着工业流程的高速发展,工业过程中的控制系统趋于规模化和复杂化,控制系统的性能问题受到广泛关注。控制性能评估技术作为一个高效的手段,直观地为我们展示了控制系统的性能,虽然它是一个较为年轻的研究分支,却得到了工业(控制)界及学术(控制)界的广泛关注。作为高效处理工业批次过程工具之一的迭代学习控制的研究,自提出以来,飞速发展,大量的先进算法被提出。然而,人们却忽视了对迭代学习控制系统的性能进行分析及研究。目前,仅有很少量的文献针对迭代学习控制的性能评估。但是,为了保证工业过程长期稳定地运行,需要对控制系统的性能给予足够的重视。因此,本课题对迭代学习控制的性能评估进行了深入研究,既分析了不同模型描述下的迭代学习控制系统,也研究了模型已知与模型未知两种情形。主要研究内容如下:1.控制性能评估作为控制领域研究的一个分支,得到了学术界广泛的关注及研究,针对不同的系统特性,相应不同的评估基准被相继提出,本课题首先对该领域及相关领域的研究进行简要回顾与总结,分析了不同方法的优点、适应性及局限性,为后续的研究提供理论基础。2.根据迭代学习控制系统的特性,对迭代学习控制下的批次过程进行建模,对其转换下的二维模型进行特性分析,并设计提出二维lqg性能评估基准,利用线性矩阵不等式方法,求解控制器,建立控制性能评估体系。通过仿真实例,证明了提出的方法的直观性、高效性及有效性。同时本课题将基于不同二维系统模型下的迭代学习控制性能评估进行了对比分析、仿真验证。3.对控制系统的性能研究往往基于了解系统的情况下,当系统未知时,在不干扰正常运行的系统下进行控制性能评估,需要借助于系统辨识技术。本研究还针对系统未知情形下的控制性能评估进行深入研究,在整体统一的框架下对二维系统运用子空间辨识技术,深入了解系统,获取系统参数。仿真实例说明了方法的可操作性,完善了控制性能评估体系。

关键词：控制性能评估迭代学习控制二维F-M模型 lqg基准子空间辨识

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分数阶温度控制系统性能评估

分数阶温度控制系统性能评估

作者：李容轩杭州电子科技大学

学位级别：硕士

控制性能评估是控制理论研究领域的重要分支。工业控制回路中的控制器在投产初期一般能保持高性能状态,但由于复杂工业环境的影响,回路控制器不能长时间保持稳定运行,进而使得控制系统的性能达不到生产要求,最终导致产品质量的下降,甚... 详细信息

控制性能评估是控制理论研究领域的重要分支。工业控制回路中的控制器在投产初期一般能保持高性能状态,但由于复杂工业环境的影响,回路控制器不能长时间保持稳定运行,进而使得控制系统的性能达不到生产要求,最终导致产品质量的下降,甚至造成生产安全事故等严重后果。所以,设计合理的控制性能评估技术评估回路性能,保障回路控制器的高性能运行,保障工业生产过程的安全高效运转具有重要的实际意义。温度控制系统是一类具有大时滞、非线性特点的过程,研究表明,使用分数阶建模和分数阶控制方法能够较好地控制这类过程。与此同时,现有的控制性能评估研究几乎都是基于整数阶控制系统,仅有的几篇关于分数阶系统性能评估的研究文献所用的方法也是单方面的,因此,本文从同时考虑输入和输出性能的lqg评估基准出发,首次将lqg基准以及新提出的分数阶lqg基准应用到分数阶控制系统性能评估研究中。本文以工业电加热炉温度控制系统为研究对象,从分数阶模型辨识,控制性能评估方法和控制器性能优化整定的角度出发,主要研究了以下三部分内容:(1)首先介绍了工业电加热炉的构造和它的工作流程,然后,通过采集加热炉输入输出数据,运用基于时域信息的改进随机数直接搜索法(New LuusJaakola)辨识了加热炉的分数阶模型。(2)基于加热炉分数阶模型,使用lqg基准,求取了lqg性能权衡曲线,然后,针对存在模型匹配和失配情况的加热炉控制系统,使用lqg基准对分数阶预测函数控制器在不同参数整定下的控制性能进行了评估。(3)在常规lqg基准的基础上,向lqg目标中加入分数阶微积分算子,同时,将加热炉分数阶模型以Grünwald-Letnikov分数阶微积分定义离散化得到的过程模型设计了一种分数阶lqg基准,进一步求取了分数阶lqg性能权衡曲线。通过仿真表明,在同等的条件下,分数阶lqg基准比常规lqg基准更具参考性、更合理,最后,针对存在模型匹配和失配情况的加热炉控制系统,使用该基准对分数阶PID控制器在不同参数整定下的性能进行了评估。

关键词：分数阶系统分数阶控制器性能评估分数阶模型辨识 lqg基准

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基于子空间辨识的控制回路性能评估

基于子空间辨识的控制回路性能评估

作者：储天舒江南大学

学位级别：硕士

控制器的性能影响工业生产的安全和效率。在实际工业过程中,因控制系统得不到及时维护,其性能通常会随时间逐渐恶化。控制性能评估技术可以评估和量化控制器的性能,判断性能是否下降,并为控制性能优化提供指导。随着计算机算力的快速提... 详细信息

控制器的性能影响工业生产的安全和效率。在实际工业过程中,因控制系统得不到及时维护,其性能通常会随时间逐渐恶化。控制性能评估技术可以评估和量化控制器的性能,判断性能是否下降,并为控制性能优化提供指导。随着计算机算力的快速提高,以前认为计算负担过重的子空间辨识技术为控制性能评估提供了一种新的有效工具。本文基于子空间辨识思想和数据驱动方法,对几种控制性能评估方法进行了研究,主要内容包括:(1)提出一种基于子空间非参数模型的PID控制器性能评估方法。该方法主要利用子空间辨识中间过程的矩阵,为计算PID控制器最佳性能提供所需的非参数模型。首先,利用子空间矩阵等式推导出控制器性能关于PID参数的显式表达;然后,利用具有设定值激励的闭环数据,分别对过程模型和随机扰动模型对应的子空间矩阵进行辨识,并将估计的动态矩阵直接应用在最佳性能的计算中,以此得到最优的控制器参数。最后,通过数值仿真和实际水箱液位控制系统验证了该方法的有效性。(2)针对多变量控制系统性能评估中,最小方差(Minimum variance,MV)性能指标求取过程存在的噪声模型辨识复杂和模型失配问题,利用子空间辨识的投影思想,提出一种不需拟合噪声模型的MV指标计算方法。首先,利用过程对象的酉关联矩阵构造多变量时间延迟(Multivariate time delay,MTD)矩阵,该矩阵用于后续对系统输出滤波;然后,推导出状态反馈下的最小方差控制律,再结合系统闭环下的状态空间模型,利用输出数据间的投影实现多变量控制系统的性能评估,指出了最小方差输出空间为一般输出空间的一个最优子空间;最后,通过多变量非方系统和变时延系统的数值仿真案例,验证了该方法的有效性。(3)针对监督控制系统,在子空间模型框架下研究了线性二次型高斯(Linear quadratic Gaussian,lqg)控制器的设计和lqg基准的性能评估方法。首先,在调节器顶部的监督控制层中使用先进控制器,形成了监督-调节的控制结构,讨论了监督控制结构中lqg控制器设计的三种可能的情况;然后,为每种情况推导了基于子空间模型的控制律,在子空间框架中给出了lqg性能评估基准的计算方法;最后,基于该方法对精馏塔过程实现了监督lqg控制器设计和lqg基准的性能评估。

关键词：控制性能评估子空间辨识 PID最佳可达最小方差 lqg基准

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基于方差指标的控制性能评估方法与系统设计

基于方差指标的控制性能评估方法与系统设计

作者：陈飞江南大学

学位级别：硕士

在现代工业生产中,控制系统对提升产能有着至关重要的作用,但在实际工程中控制系统的性能良莠不一,即使有好的性能,也会随时间推移逐渐下降,从而影响企业效益。基于方差指标的控制性能评估技术重在利用系统运行时的过程数据对控制系统... 详细信息

在现代工业生产中,控制系统对提升产能有着至关重要的作用,但在实际工程中控制系统的性能良莠不一,即使有好的性能,也会随时间推移逐渐下降,从而影响企业效益。基于方差指标的控制性能评估技术重在利用系统运行时的过程数据对控制系统的方差性能进行评估,通过评估结果可以时刻掌握控制系统性能状态,并为性能不好的回路提供参考基准。论文在分析现有控制性能评估技术的基础上,主要研究内容如下:1)针对单变量系统控制性能评估中,最小方差性能评估方法在实际应用中的不足和使用FCOR算法估计指标时需要噪声序列为已知条件这一限制,提出以广义最小方差为指标,并利用子空间方法估计未来时刻的广义噪声序列,进而对单变量控制系统性能进行评估的策略。首先介绍了单变量广义最小方差控制器的设计方法,以此控制器下的广义输出为基准定义广义最小方差指标,并推导了FCOR算法应用于广义最小方差指标时的计算公式。然后根据采集的过程数据构建系统广义输出信号,通过广义输出与过程数据构建的数据矩阵辨识未来序列的广义噪声信号,再将广义噪声信号与广义输出信号带入计算公式得到评估指标。最后以连续搅拌釜式加热器作为仿真对象验证了该方法的有效性。2)针对多变量控制系统实时性能评估中,最小方差性能指标因估计关联矩阵运算复杂导致的求取困难问题,提出了一种基于lqg权衡曲线的多变量实时性能评估方法。首先通过子空间辨识算法从过程数据辨识得到系统过程模型子空间与扰动模型子空间,然后以子空间矩阵推导lqg目标函数最优下的控制率,改变目标函数中的权重参数可得到不同的控制率,由不同控制率下的系统输入方差与输出方差绘制lqg权衡曲线,以此权衡曲线为工具,通过时间窗的移动得到不断变化的实时性能指标,再通过性能指标的变化趋势预测未来时刻性能的优劣,尽早发现系统潜在的隐患。最后以一例多变量模型为研究对象验证所提方法的有效性。3)基于对传统控制性能评估算法的分析,再结合上述所提的两种改进控制性能评估算法,开发了一套基于WEB的过程控制性能评估软件。该软件可以对用户上传的工业数据分析处理与保存,展示数据变化趋势与平均值、方差等基本统计数据,同时根据系统类型的不同提供回路相关的最小方差、广义最小方差、lqg等多种方差性能指标。软件集成多种控制性能评估相关算法,包括:平稳性分析、差分算法、时延估计、时间序列分析、系统辨识等,可从上传数据中全面多角度地挖掘控制回路性能相关的各类信息。返回给用户的信息除了相关指标数字,还有可视化的图形分析,帮助工程师快速了解当前系统的方差性能。最后以某化工集团的精馏塔过程数据对软件进行测试,验证了软件的实用性与可靠性。

关键词：控制性能评估子空间辨识广义最小方差指标 lqg基准权衡曲线

控制系统辨识与性能评估方法在陡河电厂#3机组控制中的应用研究

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控制系统辨识与性能评估方法在陡河电厂#3机组控制中的应用研究

作者：宋天然华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

现代化工业生产系统的规模日益扩大,生产系统不仅有大量简单的PID控制,也有先进控制器。这些控制器最初都具有良好的控制性能,但长时期运行后,其控制性能会逐渐下降。控制系统性能评价是提高控制系统性能的一种重要手段。本文研究了子... 详细信息

现代化工业生产系统的规模日益扩大,生产系统不仅有大量简单的PID控制,也有先进控制器。这些控制器最初都具有良好的控制性能,但长时期运行后,其控制性能会逐渐下降。控制系统性能评价是提高控制系统性能的一种重要手段。本文研究了子空间法在系统建模及系统控制性能评估中的应用,介绍基于信号的正交分解及两步法的闭环系统子空间辨识算法,用于计算控制性能评估的lqg基准。利用闭环输入输出数据直接计算子空间动态矩阵,无需辨识出详细的系统模型,避免了传统系统辨识导致了误差,大大简化了计算,增快了计算速度。此外给出了基于闭环数据的子空间动态矩阵辨识的算法,用于lqg基准的控制系统性能评估的计算,并通过MATLAB进行仿真,验证算法的有效性。利用子空间辨识出的动态矩阵对控制器进行评估。经典的最小方差基准性能评估仅考虑了系统输出方差,对控制量没有约束。lqg基准的控制系统性能评估方法,不仅最小化过程输出方差而且考虑最小化输入方差,以节约能源,减少了设备的磨损。这样的控制器的目标函数可由最小化输入和输出方差的线性二次函数表示。

关键词：子空间法系统辨识性能评估 lqg基准

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工业控制过程的方差性能评价算法研究

工业控制过程的方差性能评价算法研究

作者：鲍丙瑞南京理工大学

学位级别：硕士

控制系统在现代化的生产制造业中起到了至关重要的作用,在实际工业过程中,由于缺乏维护、设备磨损、系统故障等种种原因,控制系统性能会随时间的推移而下降。若未及时采取相应修复措施,性能不佳的控制系统将会严重影响到产品质量,从而... 详细信息

控制系统在现代化的生产制造业中起到了至关重要的作用,在实际工业过程中,由于缺乏维护、设备磨损、系统故障等种种原因,控制系统性能会随时间的推移而下降。若未及时采取相应修复措施,性能不佳的控制系统将会严重影响到产品质量,从而影响到企业的经济效益。因此,近二十年来控制系统的性能评价技术受到学术界和工业界的广泛关注,而方差性能评价则是控制性能评价技术所关注的焦点。如何利用控制过程的运行数据对控制系统进行性能评价是该领域研究的核心问题之一本文在对控制性能评价技术国内外研究和应用现状进行综述的基础上,指出当前控制方差性能评价技术在应用于实际工业过程中的不足,针对单变量控制系统基于最小方差性能基准以及多变量控制系统基于线性二次型高斯（Linear Quadratic Gaussian,lqg）性能基准的性能评价算法进行了研究。主要研究结果如下：（1）针对当前线性回归算法在单变量控制过程方差性能评估中所存在的缺陷,如需要矩阵求逆、计算量过大等问题。提出了一种改进的基于最小方差基准的递推算法,克服了线性回归算法的不足。仿真示例验证了该递推算法的有效性。（2）针对上述提出的递推方差性能评估算法,利用MATLAB/GUI工具开发了一个针对单变量控制系统的输出方差性能评价演示软件。（3）传统的基于线性二次型高斯（Linear Quadratic Gaussian, lqg）基准的性能评价方法对多变量控制过程进行评价时,无法获得关于各个输出量控制方差性能的信息,难以满足实际工程对关键输出量方差性能信息的需求。为此,本文针对一类多变量控制过程,利用子空间辨识技术提出了一种基于lqg基准的算法。该算法可以评价多变量系统每个输出变量的方差性能,再结合经济性能评价中关键输出的思想,对系统各个输出量性能评价结果进行加权,最终得到整个系统的综合方差性能。仿真示例验证了算法的有效性,其评价结果更加适合实际工业过程对性能评价算法的需求。

关键词：控制性能评价单变量系统最小方差基准多变量系统关键输出 lqg基准