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《浙江大学》 2005年
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广义预测控制算法简化实现方法研究

李奇安  
【摘要】:生产实践发展的需要催生了模型预测控制方法,模型预测控制理论发展的目的是更好地服务于生产实践。因此,如何把先进的模型预测控制算法应用于实际控制中是模型预测控制发展的根本性问题之一。论文正是从这一观念出发,在前人研究的基础上,对广义预测控制算法提出了一系列的简化实现方法。论文包括以下内容: 首先,介绍了模型预测控制方法的发展过程、现状、目前存在的局限性以及发展趋势。分析了广义预测控制算法的特点及应用时存在的困难。在总结模型预测控制方法常用简化实现方法和广义预测控制算法简化实现已取得的成果的基础上,提出论文所要进行的研究工作。 第二,对于物理可实现的多变量系统,其CARIMA模型的A(z~(-1))与C(z~(-1))多项式矩阵总可以构造成对角形式,从而可以给出这种模型的广义预测控制算法的完整求解过程。在算法的推导过程中,显式地考虑了过程纯滞后项,以提高计算效率。利用这种形式的模型结构,不但广义预测控制算法的求解过程可以得到很大程度的简化,而且相应的模型参数辨识问题也得到了简化,可以把一个多输入多输出模型的大型参数辨识问题分解成多个多输入单输出模型的小型参数辨识问题。 第三,通过对模型预测输出自由响应项的进一步分析,得到了状态反馈结构形式的广义预测控制器,控制增量等于控制器系数与设定值、过程输入输出历史数据的乘积,控制器系数只与模型参数和设计参数有关,控制器系数维数由预测时域与模型结构参数决定。消除了在非自适应模式下在线求解模型输出自由响应的必要,可以像PID控制器一样实现广义预测控制器。 第四,利用CARIMA模型直接递推得到了更加简洁的广义预测控制器,控制增量等于控制器系数与设定值、过程输入输出历史数据、模型预测误差历史数据的乘积,控制器系数只与模型参数和设计参数有关,控制器系数维数只由模型结构参数决定。在自适应模式下无需进行Diophantine方程的求解,在非自适应模式下将实现难度与计算量降到了最低。 第五,通过对多变量广义预测控制算法内在机理的分析,指出多变量广义预测控制算法实际上是一种函数映射,是从模型参数空间到控制器系数空间的映射,并利用神经网络的映射能力来实现多变量广义预测控制器系数的快速计算,
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP13

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郝勇生;于冲;吴波;;先进控制算法在热工控制中的关键问题研究[J];发电设备;2013年02期
2 张铭钧;高萍;徐建安;;基于神经网络的自治水下机器人广义预测控制[J];机器人;2008年01期
3 吕勇;;基于CARIMA模型的MGPC算法在异步电动机中的应用[J];电工电气;2011年11期
4 刘腾腾;王唯一;;MIMO系统预测控制及其Matlab与VC仿真实现[J];计算机工程与科学;2011年11期
5 顾文锦;杨侃;;碟形飞行器的广义预测控制方法研究[J];计算机仿真;2011年03期
6 李奇安;褚健;;对角CARIMA模型多变量广义预测控制改进算法[J];控制理论与应用;2007年03期
7 李奇安;褚健;;对角CARIMA模型多变量广义预测控制器系数直接算法[J];自动化学报;2007年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 徐建安;水下机器人动力学模型辨识与广义预测控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 谢笑颖;环境最优船舶区域动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 何迪;四容水箱神经网络预测控制[D];北方工业大学;2011年
4 王莉;分数阶PID与分数阶PID-MAC控制算法的研究与应用[D];南京信息工程大学;2011年
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6 孙龙;油气电加热设备温度预估控制系统设计与实现[D];青岛科技大学;2011年
7 彭安民;非单率系统及其广义预测控制研究[D];江南大学;2006年
8 伍瑾斐;移动机器人的路径跟踪控制[D];电子科技大学;2007年
9 李飏;广义预测控制在钢带卷取控制系统中的应用[D];太原理工大学;2007年
10 谢彩云;基于神经网络的非线性时滞系统预测PID控制[D];大连理工大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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9 杨罡;刘明光;屈志坚;;基于MPC算法的电力系统负荷频率控制[J];北京交通大学学报;2012年02期
10 王根平,张玉润,周春晖;卡尔曼滤波器在最优控制器设计中的应用[J];兵工自动化;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙鹤旭;梁涛;雷兆明;;基于状态空间模型的多时域预测控制系统的闭环特性[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 李德伟;席裕庚;;有界扰动系统基于集结的鲁棒预测控制器设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 杨建华;刘文琦;卢伟;;注汽锅炉蒸汽干度的模糊预测控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 李刚;王庆林;黄彪;;随机扰动下的动态矩阵控制系统性能监控、调节与诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张颖;巢志骏;席裕庚;;预测调度算法在单机问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 吴义虎;宋丹丹;侯志祥;袁翔;;车辆横摆角速度的广义预测控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 莫晓明;;基于多模型综合的DMC控制及其应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 王孝红;吴姝芹;申涛;范勇;;灰色预测控制及在篦冷机系统中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 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
5 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
6 栗伟;催化裂化过程建模与应用研究[D];浙江大学;2010年
7 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
8 杜静静;基于非线性度量和MLD-MPC的多模型方法研究[D];浙江大学;2010年
9 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
10 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
2 吴夏来;广义预测控制简化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
3 武海博;预测函数控制系统的鲁棒性研究[D];郑州大学;2010年
4 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 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
7 谢笑颖;环境最优船舶区域动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙靖;水下机器人状态反馈广义预测解耦控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李响;油品调和优化问题的研究[D];大连理工大学;2010年
10 王峰;时滞系统的辨识与控制[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王婷;宋保维;;水下航行器多推进器动力定位控制[J];兵工学报;2006年05期
2 景韶光,宋子善;一种克服不灵敏区的自适应控制方法[J];北京航空航天大学学报;1999年04期
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9 袁天保;刘新建;秦子增;张青斌;;弹道导弹姿态稳定系统的内模控制研究[J];导弹与航天运载技术;2006年01期
10 武建虎,贺佳,贺宪民,程红岩;多变量缺失数据的不同处理方法及分析结果比较[J];第二军医大学学报;2004年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 梁秀霞;陈增强;袁著祉;;带约束的多变量广义预测控制算法研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
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1 余世明;预测控制算法及其应用研究[D];浙江大学;2001年
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3 张智焕;复杂系统预测控制算法及其应用研究[D];浙江大学;2002年
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6 姜春福;基于神经网络的机器人模型辨识与控制研究[D];北京工业大学;2003年
7 郭健;一类非线性系统广义预测控制研究[D];南京理工大学;2002年
8 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
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王莉;分数阶PID与分数阶PID-MAC控制算法的研究与应用[D];南京信息工程大学;2011年
2 李学明;串级大时滞过程分散预测控制研究[D];中南大学;2011年
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【二级引证文献】
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1 谢红飞;;氨合成一进一出及二进二出工艺简析[J];化学工程与装备;2010年10期
2 黄文琴;胡立坤;王頔;卢子广;;基于逆系统的六自由度机械臂解耦内模控制[J];广西大学学报(自然科学版);2011年06期
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10 宋娟;;多变量非线性系统模糊直接广义预测研究[J];科技信息;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 吴夏来;广义预测控制简化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
3 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
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6 解光燕;新化氨合成装置(Ⅰ套)的运行模拟与优化分析[D];新疆大学;2011年
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8 杜顺起;钛黄回转窑焙烧温度控制系统研究[D];中南大学;2011年
9 张尉;快速抗扰动预测控制算法及其在精轧系统中的应用[D];武汉科技大学;2011年
10 易芳;基于ISA-DE算法的神经网络PID控制[D];西南交通大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 李平,王树青;工业串联系统的广义预测控制[J];控制与决策;1998年03期
9 金元郁;庄兴稼;顾兴源;;改进的MAC在电加热器控制中的应用[J];炼油化工自动化;1990年05期
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2 张日东,王树青,李平;一类非线性系统的扩展状态空间预测控制[J];控制与决策;2005年07期
3 陈宝远,房国志,于晓洋;多级给料粉状物料称重系统的预测控制算法[J];电机与控制学报;2005年03期
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5 杜顺起;王随平;;钛黄回转窑焙烧温度控制系统研究[J];可编程控制器与工厂自动化;2010年12期
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8 古钟璧;王祯学;王苇;;具有误差预测修正的预测控制算法[J];控制与决策;1992年06期
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10 丁斗章;顾幸生;;基于小波变换的二阶线性分布参数系统预测控制[J];控制理论与应用;2005年06期
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1 本报首席记者 陆慕寒;谁抢了外国人地毯领域的“蛋糕”?[N];中国纺织报;2010年
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3 阎纲;基于最小二乘支持向量机的铝电解过程建模与控制研究[D];中南大学;2012年
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5 赵敏;约束非线性系统预测控制算法设计及稳定性分析[D];上海交通大学;2009年
6 万娇娜;基于有限精度求解的非线性预测控制算法研究[D];浙江大学;2011年
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1 张敏杰;改进广义预测控制算法的研究[D];太原理工大学;2012年
2 孔波;广义预测控制算法及wiener模型研究与仿真[D];杭州电子科技大学;2009年
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5 周微;炼铁生产流程的分散协调优化方法研究[D];浙江大学;2010年
6 李济炜;基于多步控制策略的随机乘型系统预测控制算法设计[D];上海交通大学;2013年
7 鲍荣;高效增量模型预测控制算法、实现与应用[D];浙江工业大学;2013年
8 李红涛;智能预测控制算法在倒立摆中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
9 杜文艳;迭代学习模型预测控制算法研究与应用[D];华北电力大学;2012年
10 蒲松芝;模糊广义预测控制算法在列车自动驾驶系统中的应用与研究[D];兰州交通大学;2012年
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