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《南京理工大学》 2002年
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一类非线性系统广义预测控制研究

郭健  
【摘要】: 本文研究了一类非线性系统的广义预测控制,主要内容如下: (1)提出并证明了满足一定条件的一类非线性系统可以等价时变线性系统,从而可将线性系统已有的研究方法直接引入到非线性系统,使非线性系统的分析、控制器设计得到简化,为非线性系统的研究提供了一个新途径。通过在线辨识时变线性系统参数,设计了非线性系统的广义预测控制;利用正交多项式逼近非线性系统广义预测控制器的时变参数,设计了非线性系统隐式广义预测控制器。对以上所研究的预测控制算法,分析了闭环控制系统的稳定性。 (2)将小波网络与非线性广义预测控制相结合,设计了多种基于小波网络的非线性广义预测控制:考虑到建模误差对多步预报的影响,引入小波网络估计预报误差,对输出预报进行修正,提高了控制性能且不影响系统的稳定性;利用小波网络构造多步预测器,设讨了非线性系统多步预测控制算法;利用小波网络逼近非线性系统广义预测控制器的时变参数,设计了非线性系统隐式广义预测控制器;利用小波网络辨识时变系统参数并直接用于构造控制器,设计了非线性系统单步预测控制算法。对所研究的控制方法,分析了闭环控制系统的稳定性。 (3)研究了基于小波网络α阶逆系统的非线性广义预测控制:利用小波网络逼近系统α阶逆系统,针对复合后的α阶时延伪系统设计广义预测控制器。采用内模控制结构讨论广义预测闭环控制系统的性能,研究了存在非线性建模误差的情况下闭环控制系统的稳定性和跟踪性能。 (4)将一类非线性多变量系统等价为多变量时变线性系统,研究了多变量系统的解耦广义预测控制。利用小波网络α阶逆系统将非线性多变量系统解耦线性化,对复合后伪线性系统设计预测控制器。为使复合后伪线性系统具有更好的开环特性,利用小波网络逼近非线性系统的广义逆,并且可以适当配置伪线性复合系统的极点,针对复合后的伪线性系统设计了离散多变量系统广义预测控制。 (5)将非线性系统等价时变线性化方法推广到连续非线性系统,设计了连续非线性系统的广义预测控制律。
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