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《中南大学》 2008年
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基于RBF-ARX模型的预测控制在磁悬浮系统中的应用

侯海良  
【摘要】: 磁悬浮技术是当前控制领域的研究热点之一,它是磁悬浮列车、磁悬挂天平、磁悬浮轴承、磁悬浮电机等应用领域的关键技术。磁悬浮控制系统是研究磁悬浮技术的平台,由于它具有本质非线性、不确定性和开环不稳定性等特点,因此不容易建立精确的数学模型。RBF-ARX模型是RBF(径向基函数)网络和线性ARX模型组成的复合结构,该模型是一个全局模型,能很好描叙非线性系统的动态特性,它采用融合了LMM策略和LSM策略的快速收敛的SNPOM方法来离线辨识和优化模型参数,系统在任意工作点的局部线性化模型都可以通过全局RBF-ARX模型得到。基于RBF-ARX模型的预测控制是国内外复杂非线性工业过程控制领域中一个新的前沿问题。本文根据预测控制的基本原理,探讨了RBF-ARX模型结构,以及基于RBF-ARX模型的预测控制算法,并对基于RBF-ARX模型的预测控制算法在磁悬浮控制系统的应用进行了探索。论文的主要研究工作包括: 首先介绍了磁悬浮技术的国内外研究现状和磁悬浮技术的应用情况,根据磁悬浮控制系统的各个组成部分的物理原理建立了磁悬浮控制系统的数学模型,并对非线性数学模型在平衡点附近进行了线性化,得到了系统的状态方程和传递函数。在此基础上分析了模型的可控性、开环稳定性等特性。 然后介绍了预测控制的发展历程和应用中存在的问题,具体介绍了预测控制的基本原理,并以广义预测控制算法为基础讨论了预测控制的基本结构,深入分析了它们的预测模型、反馈校正与滚动优化方法。 接着重点介绍了RBF-ARX模型的结构、参数辨识的原理和方法。在此基础上,建立了磁悬浮控制系统在不同状态变量下的RBF-ARX模型,并分析了各种模型的可靠性。 本文最后介绍了基于RBF-ARX模型的预测控制算法原理,应用基于RBF-ARX模型的预测控制算法对磁悬浮控制系统进行了控制仿真,同时也就其在磁悬浮系统中实时控制的可行性进行了一定的探索,并采用PID控制器和超前-滞后校正器进行了实时控制。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U266.4

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 范烨晗;预测控制在指挥自动化系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 曾启;基于RBF-ARX模型的非线性系统建模和预测控制在磁悬浮系统中的应用[D];中南大学;2011年
3 徐锦华;模糊控制方法在磁悬浮系统中的应用[D];中南大学;2009年
4 高杰;基于RBF-ARX模型的LQR控制器在磁悬浮系统中的应用[D];中南大学;2010年
5 李明然;基于GA的自调整模糊PID控制器在磁悬浮球系统中的应用研究[D];中南大学;2012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】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 高旭;周桂红;;基于GA-BP算法的玉米品种识别系统研究[J];安徽农业科学;2011年35期
10 刘静;;基于预测控制理论的水产品价格模型[J];安徽农业科学;2011年36期
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1 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
2 王雷;朱熀秋;陈艳;;二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 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
4 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
5 董云云;王中华;冯志全;程金;;吊车-双摆系统的增量式滑模控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 宋绍剑;李劲芝;林小峰;;基于执行依赖启发式动态规划的三容水槽液位控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 王新宇;孙冠;韩冬;张婷;;基于一种改进神经网络的数据手套手势识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 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
10 何平;潘国峰;李琳;夏克文;赵红东;;基于LS-SVR的压力传感器温度补偿[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 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 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
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
6 李鑫;基于CMAC的多驱动系统协调控制[D];合肥工业大学;2010年
7 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
8 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
9 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
2 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
3 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
4 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
5 马秋环;太阳能辅助热泵多功能复合机的电气化改进及其控制[D];山东科技大学;2010年
6 张永臣;基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究[D];山东科技大学;2010年
7 杨列坤;基于运动控制的虚拟样机技术的研究[D];山东科技大学;2010年
8 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
9 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
10 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭伟民;赵新国;司万兵;向军;;论一体化发展与我军C~4ISR系统建设[J];兵工自动化;2007年12期
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3 刘文博;耿艳栋;;美国C~4ISR系统发展及启示[J];四川兵工学报;2009年09期
4 张瑞华,严陆光,徐善纲,武瑛;几种典型的高速磁悬浮列车方案比较[J];电工电能新技术;2004年02期
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6 胡国龙,孙优贤;预测控制进展及其应用研究[J];电力系统及其自动化学报;2003年01期
7 王天录,吴锦青;我国磁悬浮铁路的发展概况[J];电气化铁道;2002年02期
8 刘德生,尹力明,佘龙华;基于DSP的磁悬浮球控制系统的建模与系统设计[J];电子工程师;2001年11期
9 陈王骞,曾兴雯;TMS320C6416特点及其在3G基站中的应用[J];电子技术应用;2002年03期
10 杨海钢;孙嘉斌;王慰;;FPGA器件设计技术发展综述[J];电子与信息学报;2010年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 葛圣金;监测麻醉与镇静深度的新方法-ARX模式听觉诱发电位指数[D];复旦大学;2003年
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3 雷红雨;指挥自动化系统中多媒体安全若干关键问题研究[D];南京理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢莉莉;基于神经网络的磁悬浮球的模型辨识与变结构控制研究[D];南京航空航天大学;2007年
2 钞静波;指挥自动化网入侵诱骗系统体系结构及应用研究[D];山东大学;2007年
3 邹成璐;空军XX指挥自动化系统的模拟训练系统设计[D];国防科学技术大学;2007年
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6 邓秋连;RBF-ARX模型在三容水箱液位预测控制系统中的应用[D];中南大学;2008年
7 张鹏;基于伸缩因子的模糊PID自整定液位控制系统研究[D];武汉科技大学;2009年
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10 石海燕;基于滑模变结构控制的磁悬浮球实时控制系统的研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 曾启;基于RBF-ARX模型的非线性系统建模和预测控制在磁悬浮系统中的应用[D];中南大学;2011年
5 吴娇娇;RBF-ARX模型预测控制在倒立摆系统稳摆控制中的应用[D];中南大学;2011年
6 符勇;非线性系统建模和预测控制在倒立摆稳摆控制中的应用研究[D];中南大学;2012年
7 罗倩兰;基于RBF-ARX模型的预测控制在四旋翼飞行器控制系统中的应用[D];中南大学;2012年
8 高家成;基于RBF-ARX模型的预测控制在磁悬浮小球控制系统中的应用研究[D];中南大学;2012年
9 顾炜;SysML和Petri网对舰艇C~4ISR系统建模与仿真研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 王鹤;基于T-S模型的直线电梯单磁悬浮导向系统的模糊鲁棒控制[D];沈阳工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 记者 方方;上海磁浮线通过验收将运营[N];中国经济导报;2006年
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7 陈可;鲁棒控制理论及航天应用成果丰硕[N];科技日报;2006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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2 刘平凡;高真空高洁净磁悬浮复合分子泵及其控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 徐绍辉;电磁永磁混合悬浮系统悬浮控制研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
4 邓自刚;运动外磁场下高温超导YBCO块材的动态悬浮特性实验研究[D];西南交通大学;2009年
5 褚海英;飞轮电池及其混合磁悬浮控制系统的研究[D];北京交通大学;2009年
6 钟毅;磁悬浮嵌入式控制系统基础理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
7 徐正国;电磁永磁混合悬浮磁悬浮模型车控制方案的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
8 郑珺;平移对称式高温超导磁悬浮系统的动态特性[D];西南交通大学;2007年
9 荆华;不同温度下高温超导磁悬浮系统悬浮性能实验研究[D];西南交通大学;2009年
10 刘同娟;可控永磁悬浮系统不同永磁体厚度动态特性的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑显达;磁悬浮减震系统的研究[D];浙江工业大学;2010年
2 余玲;排斥式磁悬浮系统磁阵的设计与试验研究[D];西南大学;2011年
3 李松恩;磁悬浮系统的设计及实验研究[D];合肥工业大学;2010年
4 朱啸;新型磁悬浮系统控制方法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
5 徐培龙;磁悬浮系统定量反馈控制方法研究[D];南京理工大学;2010年
6 魏国平;磁悬浮系统的H_∞控制研究[D];南京理工大学;2012年
7 俞坚才;人工心脏磁悬浮系统的研发[D];浙江大学;2013年
8 张健;数控机床横梁磁悬浮系统的先进滑模控制策略研究[D];沈阳工业大学;2013年
9 刘凤丽;磁悬浮系统的神经网络控制[D];东北大学;2009年
10 付殿波;高刚度磁悬浮系统的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
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