收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

混杂系统建模与控制方法研究

张悦  
【摘要】: 随着工业控制对象的规模日益复杂以及对控制精度的要求日益提高,工业控制过程中的连续过程动态系统(CVDS)和离散事件动态系统(DEDS)的耦合关系越来越明显,着眼于连续和离散过程之间的耦合作用及其所表现出来的特殊动力学特性,混杂系统(Hybrid System)理论的研究引起了国际控制界的广泛关注。 所谓混杂系统,是指系统内存在相互作用的连续时间动态子系统和离散事件动态子系统,其中离散部分在控制中常以调度程序或监控管理者的形式出现,譬如ON/OFF切换开关、阀门、传动装置、限幅器或者选择器,而连续部分则随着时间的发展不断演化,二者相互作用,使系统的运动轨迹在整体上呈现出离散位置的迁移,局部上呈现连续状态的渐进演化。混杂系统狭义上是指一个既包含离散变量,又包含连续变量的系统;广义上是指一个包括相互作用的连续过程和离散过程的系统。 本文围绕混杂系统的建模和控制器优化设计展开研究,从混杂系统本身的特点出发,以混杂系统分类模型的建立和相应模型控制方法的实现为研究目标,综合运用自动机、Petri网、并行投影结构(Projection Construct)等离散事件系统分析方法以及广义预测控制算法(GPC)、多模型控制、模糊监督等连续时间系统分析方法,从系统模型的建立、控制器的优化设计和简化方面进行了深入探讨和分析,在混杂系统的离散建模方面、混合逻辑动态(MLD)模型的控制、切换模型混杂系统控制、混杂系统控制方法的推广方面提出了一些新的思路和方法。 1.针对一类从整体上更能体现出离散事件系统特点的混杂系统,以混杂系统自动机建模理论为基础,结合一种特殊的并行投影结构,提出了针对这类混杂系统的推广自动机模型。该模型着眼于连续状态空间的划分。并行投影结构有效的处理了离散事件动态子系统和连续变量动态子系统之间的接口问题。该方法获得的混杂系统模型用图形的方式表示,简单直观,容易理解。并借助于Matlab环境中的Stateflow,给出了该类模型的仿真方法。 2.针对混合逻辑动态模型的特点,将经典广义预测控制算法的被控对象进行了扩展,引入了代表离散事件行为的开关量,用混合整数二次规划算法对该控制方法进行求解,并且在此基础上,对于带约束条件的混杂系统的控制问题也进行了研究。 3.根据混杂系统的切换系统模型,提出了应用多模型控制的方法实现混杂系统控制的思想,借助于基于隶属度加权的模糊监督控制思想,设计了适用于混杂系统的监督控制器,在该监督器的作用下,实现了控制系统中局部控制器之间的切换,并且使扰动达到最小,之后采用Lyapunov稳定性定理及推论,求解矩阵不等式组,对其全局稳定性提出了判定方法。 4.将前面提到的MLD模型和GPC相结合的控制方法,应用到多模型系统的控制当中,将多模型控制系统等效为混杂系统的切换模型,根据工况点引入相应的逻辑量,用带有线性不等式约束的统一表达式代替多模型系统中的典型工况点模型。这样做的最大好处是降低了模型切换时的扰动,减少了控制器的数量。通过对典型多模型对象的仿真验证了该方法控制效果很好。 5.结合风力发电系统中风力机的特点,针对其混杂特性,将前面提到的控制方法应用到风力机的全工况控制当中。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐润森;基于工作流网的电子商务系统建模[J];电子工程师;2005年10期
2 吴祚宝,程耀东,潘晓弘,祁国宁;基于扩展Petri网的叶片FMS建模研究[J];中国机械工程;1994年06期
3 朱嵘嘉,程永奇,纪志成;基于Petri网的自校正模型[J];江南大学学报(自然科学版);2005年04期
4 汪凯;冯惊雷;张恒喜;;基于Petri网的军用飞机使用维修保障建模[J];装备指挥技术学院学报;2005年06期
5 郑红;宋国新;;一种形式化的工作流网模型[J];华东理工大学学报(自然科学版);2007年01期
6 杨松;宋文;卢朝辉;;基于Petri网下递归关系的自控网模型[J];西华大学学报(自然科学版);2007年05期
7 余道华;黄瑾娉;王振宇;;基于Petri网的安全协议分析[J];网络安全技术与应用;2008年11期
8 刘森;慕春棣;;一种用于嵌入式系统建模的扩展PRES网[J];清华大学学报(自然科学版);2009年04期
9 顾妍午;王遵彤;吴启迪;;面向对象Petri网技术在系统建模中的应用[J];同济大学学报(自然科学版);2010年03期
10 刘森;慕春棣;;一种用于嵌入式系统建模的扩展PRES网[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2009年04期
11 印玉兰;崔焕庆;;基于Petri网的点到点通信并行程序验证[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2007年01期
12 田娥;莫易敏;李毅;;办公自动化环境下公文管理的Petri网模型[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2007年05期
13 邓海鸿;周春贵;高允锋;刘雷;;基于Petri网的工作流时间建模[J];长春工业大学学报(自然科学版);2009年01期
14 翁辉;徐海珠;陈晓山;;基于Petri网的装备战场抢修系统建模研究[J];计算机技术与发展;2010年03期
15 苏瑾;张亚鸣;;基于Petri网的火灾报警控制系统建模[J];福建工程学院学报;2010年03期
16 乔非,吴启迪,严隽薇;带决策的扩展Petri网及其在FMS中的应用[J];同济大学学报(自然科学版);1995年01期
17 宫杰;;基于Petri网的铁路联锁软件测评的道岔仿真建模[J];电脑知识与技术;2008年30期
18 宫杰;陈邦兴;;基于Petri网的联锁软件测评仿真建模[J];计算机应用与软件;2009年02期
19 张晓琴;于洪敏;田建章;;基于Petri网的集团军装备指挥流程建模[J];科学技术与工程;2007年04期
20 李春杰;肖素梅;朱霄聪;;基于Petri网与Flexsim的生产物流系统建模与仿真[J];机械设计与制造;2007年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李宏光;俞金寿;;DMF溶剂回收开车过程的递阶Petri网描述[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
2 臧娈;王景华;韩江洪;吴宗彦;;面向对象Petri网生产调度建模[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
3 唐伟强;刘文志;;基于Petri网的包子生产线模型建立与仿真分析[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会2010年学术年会论文集[C];2010年
4 王强;袁德成;;混杂系统研究综述[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
5 胡红革;赵强;黄大贵;;分布式控制系统的混合Petri网建模和分析[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 王志坚;蔡自兴;;基于Petri网的制造系统建模与分析[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
7 定清;涂摹生;;一般生产线的建模与性能分析[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年
8 张新龙;朱有芹;夏国平;;基于策略、方法和规则的企业流程再造[A];管理科学与系统科学研究新进展——第6届全国青年管理科学与系统科学学术会议暨中国科协第4届青年学术年会卫星会议论文集[C];2001年
9 赵彩霞;高学东;乔卫义;;基于Petri网的工作流建模技术在社会保险系统中的应用[A];全国第八届工业工程与企业信息化学术会议论文集[C];2004年
10 尹章才;李霖;;基于Petri网的时空拓扑关系研究[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张悦;混杂系统建模与控制方法研究[D];华北电力大学(河北);2008年
2 李春苗;军队士气模型、影响因素及其激励机制研究[D];华南师范大学;2006年
3 干飞;矿产资源消耗演化复杂性模型及应用研究[D];中国地质大学(北京);2008年
4 曹守华;城市轨道交通乘客交通特性分析及建模[D];北京交通大学;2009年
5 雷利安;濮城南区沙二上2+3油藏精细描述及剩余油分布研究[D];中国地质大学(北京);2006年
6 胡世广;具备智能特征的开放式数控系统构建技术研究[D];天津大学;2008年
7 刘皓玮;行车指挥系统的Petri网建模与列车运行调整的遗传优化的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
8 郭荣伟;多平衡点切换系统的稳定分析和控制设计[D];山东大学;2011年
9 张丹;复杂切换系统分析及其在网络化系统中的应用研究[D];浙江工业大学;2012年
10 薛雷;基于Petri网的集成电路柔性制造系统建模、分析及调度[D];西安电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王超男;基于扩展Petri网的PPCES建模研究与实现[D];哈尔滨理工大学;2003年
2 戴翔;计算机集群中负载均衡机制的形式化分析[D];河海大学;2006年
3 刘亚玲;几类时滞切换系统的鲁棒控制[D];杭州电子科技大学;2011年
4 樊友高;饱和切换系统的分析与综合[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 郑海宁;两类时滞切换系统的鲁棒控制问题研究[D];曲阜师范大学;2011年
6 欧阳俊;基于Petri网工作流建模的研究与实现[D];湖南大学;2005年
7 陈松;无线传感器网络的Petri建模和性能分析[D];复旦大学;2008年
8 毛北行;切换系统的鲁棒稳定性问题研究[D];郑州大学;2004年
9 赵素玲;切换系统的稳定性与鲁棒镇定[D];沈阳工业大学;2003年
10 闫进娟;不确定离散时滞切换系统鲁棒H_∞问题研究[D];曲阜师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邹宏;韩中庚建模赛场建奇功[N];解放军报;2004年
2 陈先龙;Synchro plus SimTraffic 专注城市交通网络建模[N];中国交通报;2004年
3 本报记者 潘永花;UML已几近完美[N];网络世界;2004年
4 沈默;深圳将建模具产业集聚基地[N];中国工业报;2004年
5 本报记者 朱栋材;扶残助残 弘扬人道[N];华夏时报;2001年
6 新野县一高中 乔平;幂函数建模应用两例[N];学知报;2011年
7 本报记者 柴雅晶;速度奇迹与销售“神话”[N];黑龙江日报;2004年
8 对外经济贸易大学信息学院 曹景广;用UML实现ERP系统建模(六)[N];国际商报;2002年
9 瑞莉编译;BPM在技术和业务间搭起桥梁[N];计算机世界;2004年
10 本报记者 马波;争分夺秒建模型[N];科技日报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978