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《西北工业大学》 2002年
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非线性模型预测控制理论及应用研究

孙峻  
【摘要】: 本文沿着理论研究与工程实际相结合的设计思路,较为系统和全面的研究了非线性模型预测控制理论,提出改进新算法;探讨了非线性模型预测控制理论在自主水下航行器控制系统设计中的应用,丰富和发展了模型预测控制理论,本论文的主要工作及意义有以下几个方面: 1) 从工程应用的角度研究有限域无终端约束广义预测控制稳定性充分条件,为有约束广义预测控制稳定性研究奠定了基础。提出充分利用预测信息的广义预测控制算法和基于Smith预估器的自适应广义预测控制算法,改善闭环系统过渡品质。 2) 提出并研究约束统一数学表达式。研究有限域约束广义预测控制稳定性充分条件。深入分析约束预测控制在线优化算法、初始可行解问题和约束不可行时的处理方案。提出改进系统性能的超调约束广义预测控制算法,研究遗传算法在非二次型性能指标约束广义预测控制中的应用。 3) 研究神经网络非线性递推多步预测模型及非递推多步预测模型,并构造基于三层静态前向神经网络的预测模型。研究基于线性参数神经网络的预测控制和基于非线性参数神经网络的预测控制,分析神经网络广义预测控制系统结构,推导神经网络递推预测模型灵敏度导数。在Newton-Rhapson广义预测控制算法及梯度下降法次优广义预测控制算法的基础上,提出采用多层前向神经网络改进在线学习算法的自适应BP神经网络广义预测控制算法和基于RBF神经网络的非线性广义预测控制算法。研究神经网络作为优化器优化模型预测控制性能指标的模型预测神经网络控制。 4) 研究基于微分几何方法的反馈线性化技术在非线性模型预测控制中的应用。提出递推QP算法求解二次型性能目标非线性约束MPC优化问题。分析基于反馈线性化的MPC稳定性。提出基于仿射神经网络模型的约束非线性模型预测控制。研究非仿射非线性系统反馈线性化方法——逆系统方法,及其在非线性模型预测控制中的应用。 5) 研究非线性模型预测控制分解协调算法,分析大系统目标协调算法在模型预测控制中的应用。提出基于大系统空间分解和时间分解的非线性预测控制在线优化三级分解协调算法。 6) 基于6自由度水下航行器通用动力学模型,建立自主式水下航行器波动 西北工业大学博士学位论文 运动方程。研究浅水环境中波浪对水下航行器位置保持的影响,并建立波浪干 扰模型。应用模型预测控制,解决水下航行器有波浪干扰环境下的位置保持问 题。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP273.5

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 孔小兵;连续非线性模型预测控制的研究与应用[D];华北电力大学(北京);2011年
3 徐少轩;同步发电机励磁控制器的预测控制方法研究[D];华北电力大学;2011年
4 刘江;显式模型预测控制及其在非线性控制中的应用[D];浙江工业大学;2010年
5 廖林雨;结构振动的逆系统预测控制[D];华中科技大学;2011年
6 盖宁;舵桨联控式水下机器人执行器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 谢碧锋;显式模型预测控制实验平台构建及实验方法研究[D];浙江工业大学;2011年
8 宋寿山;基于多推进器的AUV建模与控制器设计[D];西北工业大学;2006年
9 张剑;基于神经网络的水下机器人建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 代正梅;基于小波神经网络预测控制的加热炉炉温控制策略的研究[D];太原理工大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7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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3 陈华友;基于L_1范数的加权几何平均组合预测方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年04期
4 杨冠鲁,李晴燕,胡欣;同步发电机监督学习神经网络励磁控制器[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
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9 潘晓宇,李海燕;一维下料问题数学模型的计算机自动生成与优化计算[J];鞍山钢铁学院学报;1998年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 李坚强;裴海龙;刘馨;贺跃帮;陈勇;;小型无人直升机的混合系统建模与控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 马文涛;张庆振;史波波;高晨;;基于逆模型的再入飞行器鲁棒控制技术研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 诸德宏;王鹏;程新;朱熀秋;;交流主动磁轴承支承的电主轴逆系统解耦控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 杨益飞;阮颖;张维煜;王泉;杨泽斌;朱熀秋;;五自由度交流混合磁轴承α阶逆系统解耦控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
7 舒辉;文劲宇;曹一家;罗春风;王大光;宋福海;;基于改进遗传算法的发电机励磁系统参数辨识[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
8 吴旭光;范江鹏;;鱼雷非线性运动方程的时标分解与反馈线性化[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
9 赵怀彬;王诗宓;;带有终点状态加权的稳定快速GPC控制[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
10 李慷;谷寒雨;席裕庚;;工业过程有约束控制的可行性分析及算法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
2 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
3 吴夏来;广义预测控制简化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
4 武海博;预测函数控制系统的鲁棒性研究[D];郑州大学;2010年
5 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
6 李天鹰;动基座条件下防摆技术研究[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 陈超;重组大肠杆菌高密度发酵过程建模与控制[D];大连理工大学;2010年
9 袁伟杰;自治水下机器人动力学建模及参数辨识研究[D];中国海洋大学;2010年
10 吴凡;基于预测控制的网络控制系统研究[D];天津理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李春祥,熊学玉;结构被动和主动多重调谐质量阻尼器控制策略的发展[J];四川建筑科学研究;2003年02期
2 施淑伟;严卫生;高剑;李闻白;;常值海流作用下的AUV水平面路径跟踪控制[J];兵工学报;2010年03期
3 杨尔辅,张振鹏,刘国球;一种推进系统故障诊断反问题模型与算法[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
4 陈平,裘丽华,王占林;基于对角回归网络的非线性系统建模[J];北京航空航天大学学报;2003年03期
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7 程启明,黄林;船舶操纵的自整定PID参数模糊控制器研究[J];船舶工程;1997年04期
8 潘瑛,徐德民;基于Matlab的AUV近水面运动模型的建立与仿真[J];船舶工程;2003年05期
9 林永屹;杜佳璐;牛杰;;基于Backstepping的船舶航向自适应鲁棒非线性控制器设计[J];船舶工程;2007年01期
10 刘涛,徐芑南,王惠铮,吴幼华,刘正元;“CR -02”6000m无人自治水下机器人载体系统(英文)[J];船舶力学;2002年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘江;显式模型预测控制及其在非线性控制中的应用[D];浙江工业大学;2010年
2 康宇;滑模变结构理论的研究与运用[D];合肥工业大学;2002年
3 姜晓红;基于非线性Backstepping的船舶航向控制器设计[D];大连海事大学;2003年
4 王玉甲;自主式水下机器人推进器及舵状态监测研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 袁琳;高层建筑结构地震反应预测控制[D];武汉理工大学;2003年
6 高剑;自主式水下航行器的建模与自适应滑模控制[D];西北工业大学;2004年
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10 曹志峰;基于最优控制算法的AMD控制Benchmark模型仿真分析[D];兰州理工大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 宋保维;朱信尧;曹永辉;梁庆卫;;UUV海底停驻策略及其关键技术[J];鱼雷技术;2010年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 孙凌丽;船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;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
4 赵丹;基于MPSO-RBF预测控制的瓦斯监控系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 袁伟杰;自治水下机器人动力学建模及参数辨识研究[D];中国海洋大学;2010年
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7 郑振华;输电线路覆冰厚度智能识别软件开发[D];太原理工大学;2011年
8 邓威;带缆遥控水下机器人三维运动滑模控制研究[D];华南理工大学;2011年
9 李世巍;系统控制理论及其在水下机器人系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 彭树萍;AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈建平,张钟俊;基于广义预测控制之智能控制研究[J];信息与控制;1989年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张绍杰;胡寿松;;MIMO非线性非最小相位系统的鲁棒跟踪控制[J];南京航空航天大学学报;2009年04期
2 杨波;方华京;;具有通信约束的分布式水下航行器群编队控制[J];华中科技大学学报(自然科学版);2009年02期
3 郭业才,赵俊渭,陈华伟;水下航行器辐射噪声谱增强新方法[J];数据采集与处理;2002年03期
4 康凤举,杨惠珍,贺聪芳;水下航行器半实物仿真精度统计的CADET法应用研究[J];系统仿真学报;1999年06期
5 康凤举,何军红,李皓,高立娥,杨惠珍,李湘军;水下航行器系统分布交互仿真技术研究[J];系统仿真学报;2001年02期
6 基蒙P·瓦拉瓦尼斯 ,丹尼斯·格雷卡尼 ,孟昭珍;自治式水下航行器的控制结构[J];情报指挥控制系统与仿真技术;1999年05期
7 康凤举,苏颖,阎晋屯,蔡斌,马裕民;水下航行器一体化、分布交互仿真环境设计与实现[J];系统仿真学报;2004年04期
8 宋保维;刘冠杉;王文博;黄桥高;;一种微型可探测水下航行器的设计[J];测控技术;2009年10期
9 高立平,徐德民;Bayes数据融合方法及其在水下目标检测中的数学仿真验证[J];西北工业大学学报;2000年01期
10 苏颖,康凤举,李皓,高立娥;水下航行器面向对象的分布交互仿真软件系统[J];计算机仿真;2002年04期
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1 何德峰;宋秀兰;杨马英;;反馈线性化构造性预测控制及在CSTR中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 丰少伟;张乔斌;丁少春;;某水下航行器壳体加速度场重构研究[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
3 蔡龙飞;王志强;;水下航行器艏部腔体噪声特征分析[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
4 马沙沙;王海燕;陈建峰;;水下航行器数据库系统的设计与实现[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年
5 梁建宏;文力;王田苗;;两关节仿生水下航行器的推进与机动性能研究[A];城乡饮用水水源安全问题与发展汇总[C];2009年
6 张聚;张海华;;时延网络控制系统的显式模型预测控制[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
7 朱目成;张涛;尹伯彪;周肇飞;;双纵模激光器的热稳频控制系统的研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
8 傅晓云;黎飞;李宝仁;;某水下航行器舵机液压伺服系统建模仿真[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 ;情系海洋育桃李 驰骋海疆写辉煌[N];光明日报;2003年
5 ;把西工大建设成高水平研究型大学[N];陕西日报;2007年
6 编译 江鑫;无人侦察器能水下滑翔上万公里[N];北京科技报;2006年
7 王润孝 黄迪民 郭明 刘银中;教书育人传薪火 严谨求实铸华章[N];中国教育报;2006年
8 本报记者 彭会安汤凤;大连昌兴靠科技创新赢得国际大市场[N];中国高新技术产业导报;2008年
9 徐澄 郭明 易志高 黄迪民;凭借好风上青天[N];科技日报;2004年
10 记者 张银炎;造船学子8项设计获奖[N];中国船舶报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 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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4 于宪钊;微小型水下航行器水动力性能分析及双体干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 杨燕;水下航行器编队运动规划与稳定性研究[D];天津大学;2012年
6 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
7 杨峻巍;水下航行器导航及数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 潘光;基于VHDL高级综合的水下航行器自控系统集成设计研究[D];西北工业大学;2002年
9 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
10 李志军;约束模型预测控制的稳定性与鲁棒性研究[D];华北电力大学(北京);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王振;基于神经网络PID的预测控制在危化品生产过程中的研究与应用[D];青岛科技大学;2008年
2 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
3 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
4 杨圆圆;模型预测控制研究与应用[D];大庆石油学院;2006年
5 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
6 陈飞;模型预测控制器的性能评价与监控[D];浙江工业大学;2004年
7 严博涛;直拉单晶炉生长系统模型预测控制方法研究[D];西安理工大学;2010年
8 余主正;基于以太网的预测控制系统研究[D];浙江工业大学;2005年
9 冯伟;迭代学习模型预测控制算法研究[D];华北电力大学(北京);2009年
10 张鹏;基于混合逻辑动态的混杂系统建模及其模型预测控制[D];吉林大学;2007年
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