广义预测控制在非线性系统中的应用研究.pdf

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1、_]静技术纵横Te●IClIl00gy系统，对非线性系统广义预测控制的研究，由于难于构造被控对摘要：本文研究了一类非线性系统的广义预测控制，将其等效为时变线性象的多步预报模型因而导致广义预测控制律求解困难。目前非线系统，然后在线辨识时变参数，进行广义预测控制。给出了两种辨识时变性系统的广义预测控制一般都是用神经网络的方法来获得被控对参数的方法，并以二容液位系统为模型，进行了仿真研究，结果表明，此象的多步预测值，这种方法需要首先训练神经网络，其模型不能方法计算量小，工作点变化时跟踪速度快．具有较好的控制效

2、果。进行在线辨识J。本文针对一类比较具有普遍意义的非线性系关键词：非线性系统-广义预测控制t时变线性系统统，首先将其转化为时变参数的线性系统，然后使用具有遗忘因Abstract：AGeneralizedPredictiveControlforaclassofnonlinearsystemisstudiedinthispapenFirstthenonlinearsystemissubstitutedwithatimevarying子的最小二乘法或是多项式逼近法在线辨识模型参数，进行广义linearsyst

3、emandthenthetimevaryingcoefficientsareidentifiedon—line．Two预测控制。并以二容液位系统为模型，进行了仿真研究，取得了identifymethodsareproposedandusedtosimulatethetwo-tanklevelsystem．较好的控制效果。Thesimulationresults·demonstratethatlowercalculation，fasttrackingspeed，andgoodcontrolefectoft

4、henonlinearsystemaleobtained．2非线性系统的广义预测控制Keywords：Nonlinearsystem；Ggeneralizedpredictivecontrol；Timevarying2．1非线性系统模型及其等效时变线性系统linearsystem非线性系统被控对象的输入输出模型可以描述如下：(，)=f(y(t—1)，···y(t一)，u(t—1)，···u(t—))+(f)(1)其中“、Y分别表示系统的输入、输出，m、”分别表示输人输出阶次，(f)表示噪声干扰，，(·)

5、是未知的关于y(t一·y(t～n“(卜【卜m)的非线性函数，并且满足下列条件：1引言(1)f(0，0，⋯0)=0广义预测控制是Clarke等人在l987年针对工业过程的特点，(2)，(·)关于y(t—1)，⋯y(t—H)，uq—1)，⋯u(t—m)连续可导，且在保持最小方差自校正控制的在线辨识、最小方差控制的基础各偏导数有界。上，吸取了DMC和MAC中的滚动优化策略，提出的一种新型的条件(1)要求系统的平衡点为零点，若不满足此条件，可计算机控制。广义预测控制具有诸多优点：首先，它是基于参数通过坐标变化使

6、之满足此条件，条件(2)代表了一类非线性系模型的，而其他的预测控制算法大部分是基于非参数模型的。其统，也是许多实际非线性系统过程所满足的。这两个条件并不是次，它保留了自适应控制的优点，而且较自适应控制有更好的鲁很苛刻，对这类非线性系统的研究也具有实际意义。可以证明1棒性。最后，由于采用多步预测、滚动优化和反馈校正等策略，，满足以上两个条件的非线性系统可以等价地表示为如下的其控制效果更适应工业过程控制的要求】。由于这些优点，广时变线性系统：义预测控制一出现就受到了控制界和工业界的广泛关注，其理论(f)=a

7、I(t)y(t—1)+···+an【f)(f一)+bl(r)“(f一1)+···+6“(f一，，j})(2)研究不断深入，并在很多工业过程中得到应用，取得了较好的控并且a，(i=1,2，⋯n)、b(J=1,2，⋯")是有界的。这一时变制效果】。线性系统相当于将非线性系统等价为一个由无数线性系统组成的但是，目前广义预测控制的研究对象大部分是线性离散时间线性模型的集合，每一时刻对应集合中的某个线性模型。94毒痂哩AUTOMATIONPANORAMA20148根据以上论述，我们就可以在广义预测控制的每一步，先

8、从而避免了用协方差复位技术或其他方法来修正参数估计，这样辨识非线性系统的线性化模型，然后再进一步求解广义预测控就可以用多项式逼近理论来逼近定义在区间的时变参数(s)。，制律()=∑5一0i0+a—il+．．·+h'us2．2模型参数的辨识j=o=‘，()i=1,2，⋯，(7)式(2)是由一个非线性系统等价而来的参数未知的时变线，性系统，当非线性系统不是处在稳定工作点时，其等价的时变线)=∑瓦=。+。+⋯+2；=，s性系统的参数是不断变化的，