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非线性系统的多目标预测控制研究

荣伟  
【摘要】:大多数实际的工业过程都存在非线性特点,因此,非线性预测控制研究得到学术界和工业的关注。其算法的核心是:可预测未来的动态模型,在线反复优化计算并滚动实施的控制作用和模型误差的反馈校正。模型预测控制具有控制效果好、鲁棒性强等优点,可有效地克服过程的不确定性、非线性和并联性,并能便捷的处理过程中被控变量和操纵变量的各种约束。以下是本文的研究内容: 研究带约束非线性时滞广义系统的鲁棒预测控制问题,将系统考虑成分段连续广义系统,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,近似求解无穷时域的优化问题,得到了每个采样周期内,输入约束下的状态反馈控制器存在的充分条件和显式表达式,分析了闭环广义系统的正则、无脉冲模和渐近稳定性,给出了该类系统的鲁棒预测控制算法。最后的数值算例表明该控制方法的有效性。 讨论了多目标预测控制和模块分层预测控制,介绍了研究非线性系统的多目标预测控制的一些算法,对目标进行分层分模块儿,来减少计算量,遗传算法根据目标的重要性把目标进行加权来解决多目标预测控制问题。 研究了非线性奇异时滞系统的鲁棒H∞预测控制与鲁棒H∞保性能预测控制问题。考虑非线性扰动环节对奇异时滞系统的H∞影响,用线性矩阵不等式方法设计鲁棒H∞控制器与鲁棒H∞保性能控制器。如果非线性不确定函数能够满足Lipschitz条件,可以借用线性矩阵不等式的方法,给出非线性系统的鲁棒H∞预测控制器、鲁棒H∞保性能预测控制器存在的充分条件。最后通过仿真算例说明了所给出方法的有效性。


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