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《华北电力大学》 2002年
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基于复杂机理模型的过程预测控制研究

林永君  
【摘要】: 模型预测控制是在工业实践过程中发展起来的,并在实际中得到了十分成功的应用。但对于像电站生产过程这样复杂的非线性、多变量、时变对象,在常规模型预测控制设计时,往往侧重于局部的动态特性,而未能全面地考虑对象的动、静态特性。尤其对于非线性问题,虽然有很多研究,但还没有很理想的解决方法。本文针对这类对象研究了模型预测控制的通用方法,建立了相应的支持系统。 本文首次提出根据物质平衡、能量平衡、动量平衡和生产过程的各种物性参数的机理解析关系建立全面描述被控生产过程的模型,预测生产过程参数的动、静态变化。这种模型可以在较大范围、平滑地描述参数在各种工况下的动、静态特性;很自然地将对象的非线性、相关性包容其内,避免了常规模型预测控制侧重考虑对象动态特性的缺憾,能够全面利用对象的动、静态特性。 以上述预测模型预测的被控参数为基础,根据最优控制的设计思想,首次提出将预测控制求解问题转化为常规PI控制参数与模型预测时间、滤波时间常数的计算问题;推导出控制参数的选择公式。在论文中,采用连续系统设计方法来设计控制参数,避免了常规模型预测控制中采样周期是控制参数的问题。并推导证明了这种控制方法在实际上符合最优控制思想的次最优方法。克服了常规非线性模型预测控制必须对模型进行线性化处理或非线性规划的求解方法。为了便于整定控制参数,还设计了以幅频、相频特性来进行参数调整的人机交互工具,便于对控制参数进行最佳选择。 本文设计并实现了适用于复杂生产过程的预测控制模型建模和进行预测控制的支持系统。模型建模采用的是模块建模方法,即将生产过程按设备或独立系统分解,建立以模块为基础的预测模型。支持系统则能方便地以图形界面方式提供复杂机理模型的建立、调试、预测控制实现,以及丰富的算法调试、模型运行控制等功能,并非实时进行模型预测控制。 建立了以电站机组为控制对象的模型算法库,以及为验证模型预测控制的实验环境。作者以锅炉汽温的控制为例,进行了模型预测控制的仿真实验。实验表明了采用以复杂机理模型进行预测控制和模型预测控制参数实现方法是完全正确可行的,充分证明其对处理非线性、多变量对象进行控制有突出的先进性和优越性。设计的预测模型建模支持系统及模型预测仿真实验系统对基于复杂机理模型预测控制的实际应用具有指导意义。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP273

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 林永君,高峰,王兵树,印建平;一种新型非线性预测控制算法[J];控制工程;2003年S1期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 高建强,祁在山,马良玉,王兵树;锅炉单相介质换热器的通用性能分析仿真模型[J];华北电力大学学报;2001年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 李同月;张萍;;一类非线性系统的广义预测控制[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 余世明;预测控制算法及其应用研究[D];浙江大学;2001年
9 朱孔源;车辆—柔性路面力学相互作用系统的研究[D];中国农业大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李小军;鲁棒预测控制综合方法的研究[D];河北工业大学;2006年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 黄成静;动态矩阵控制在电厂热工控制系统中的应用[D];华北电力大学(河北);2003年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李金霞;时滞系统的DMC—神经元PID串级控制的研究[D];福州大学;2004年
2 牛方方;电力系统的非线性励磁预测控制[D];广西大学;2007年
3 廖芳芳;DCS系统设计及先进控制在DCS系统中应用探讨[D];西南交通大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 高建强,王兵树,佟振声;电站锅炉机组分析型仿真数学模型及其应用[J];华北电力技术;2000年11期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李书臣,徐心和,李平;预测控制最新算法综述[J];系统仿真学报;2004年06期
2 王东风;制粉系统球磨机的神经网络预测控制[J];华北电力大学学报;2001年03期
3 张美玉,齐家国;动态矩阵控制算法在电热炉温控中的实现[J];浙江工业大学学报;2002年04期
4 张浩然,韩正之,李昌刚;基于神经网络的非线性模型预测控制[J];计算机仿真;2003年05期
5 张涛,陈立,李治;NARMA 模型预测控制滚动优化的两级协调法[J];西南交通大学学报(自然科学版);1997年04期
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8 吴明光,钱积新;基于多目标分层的预测控制定态优化技术[J];化工学报;2005年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张峻;席裕庚;;输入受限时预测控制的一种简易算法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
2 毛志忠;陈晓峰;;一种简化的预测控制算法[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
3 刘晓华;;一类双线性加权自适应预测控制[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
4 杨健;恽为民;席裕庚;张钟俊;;改进遗传算法及在优化控制中的应用[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
5 周明;周坚刚;余达太;;钢铁企业模型预测控制技术综述[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
6 陈云云;宁芳青;;锅炉蒸汽温度控制系统中广义预测控制的应用研究[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
7 陆冬娜;杨马英;;基于DCS系统的神经网络预测控制[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年
8 薛云灿;胡树棠;;专家模型算法控制的进一步研究[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
9 任作新;;一种预测控制新算法[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
10 曹明;王慧;刘宝坤;;一种基于NN模型的预测控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 何晓曦;中国能源战略寻求突破[N];国际商报;2004年
2 丁广冉;夏甸承担国家安全科技支撑项目[N];中国黄金报;2007年
3 金石;轧钢模型控制技术培训首次在中国举行[N];中国冶金报;2007年
4 本报记者 席大伟;六大巨头谋动WiMax 中兴华为有望借机突围[N];通信信息报;2008年
5 本报记者 张自然 曾铭 王倩;倾听“天堂硅谷”[N];中国电子报;2002年
6 本报记者 沈洪竹;贵阳市南明区民族工作成绩斐然[N];贵州民族报;2006年
7 本报记者 严振华;站在巨人的肩膀上[N];中国保险报;2003年
8 曾凡红;搭建目标成本管理平台 提高企业经济效益[N];中国建材报;2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林永君;基于复杂机理模型的过程预测控制研究[D];华北电力大学;2002年
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5 曾静;聚合反应过程的分布式模型预测控制策略研究[D];东北大学;2008年
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7 冯少辉;模型预测控制工程软件关键技术及应用研究[D];浙江大学;2003年
8 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 孙峻;非线性模型预测控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2002年
10 韩恺;化工过程中的若干预测控制算法与应用研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李湘君;智能预测控制算法及其应用研究[D];南京工业大学;2004年
2 孙荣春;基于LMI的滚动时域H_∞控制在三容实验系统中的应用研究[D];吉林大学;2004年
3 谢树光;非线性模型预测控制(NMPC)在微型飞行器自适应控制中的应用[D];厦门大学;2002年
4 李建民;AUV水下回收预测与协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 郄程飞;室内温控系统的预测控制研究[D];燕山大学;2011年
6 李晓燕;预测控制在非最小相位系统中的应用[D];华北电力大学(河北);2010年
7 贾晓波;线性时滞系统的预测控制[D];中国海洋大学;2003年
8 王振英;不确定扰动情形下离散系统约束鲁棒模型预测控制[D];哈尔滨理工大学;2005年
9 张有昌;轻烃分馏装置的建模与先进控制应用研究[D];浙江大学;2005年
10 撒继铭;预测控制在工业窑炉温度控制中的应用研究[D];武汉理工大学;2002年
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