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无模型动态矩阵控制方法研究与应用

徐利军  
【摘要】:受控系统数学模型的建立是现代控制理论应用的基础,建立受控系统的数学模型,特别是对非线性系统建模问题,现在仍然是一个棘手的问题。即使勉强建立了控制系统的数学模型,该模型也进行了许多简化,很难取得理想的控制效果。无模型自适应控制方法是克服现代控制理论无法逾越的这种本质问题的一种有效的控制方法。本文在基本的无模型自适应控制算法的基础上,进行了更深入的研究,主要取得了以下成果: 1.在离散时间非线性SISO系统中,针对常规无模型自适应控制(MFAC)算法只利用了受控系统I/O数据的零阶信息,许多系统内部信息没有充分利用的缺陷,提出了一种基于紧格式线性化的无模型动态矩阵控制方法。该方法利用紧格式线性化方法把非线性系统转化为一组由伪梯度向量描述的线性系统,将动态矩阵控制算法的预测模型和该伪梯度向量相结合,推导出无模型动态矩阵控制的动态模型。在此基础上,利用滚动优化和反馈校正等策略,推导出了无模型动态矩阵控制律的解析式。由于该方法中引入了受控系统I/O数据所带的系统内部信息,极大地提高了预测模型的精确性,增强了系统的鲁棒性,从而有效改善了控制器的控制性能。 2.在现有的对非线性离散时间的SISO系统MFAC算法研究的基础上,将所提出的无模型动态矩阵控制方法扩展到非线性MISO系统,并将该方法通过MATLAB软件进行了仿真实验,验证了其有效性。 3.针对非线性特征明显的PH中和过程中存在有时滞和不确定的问题,提出了PH中和过程的无模型动态矩阵控制方法,仿真研究结果验证了该算法的有效性,并明显优于传统的PID控制方法。


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