收藏本站
收藏 | 论文排版

基于Koopman算子的非线性模型预测控制实现策略

常欢  
【摘要】:模型预测控制也被称作滚动时域控制,它在每个采样时刻求解一个优化问题,可以处理系统约束。非线性系统的模型预测控制通常需要求解非凸优化问题,在线计算负担重,求解时间长。非线性模型预测控制的快速实现策略对于非线性模型预测控制应用具有重要影响。基于Koopman算子理论,利用非线性系统的输入一输出数据可得系统高维全局线性化模型,在理论上能够保留系统的完整非线性特性。经典Koopman算子理论讨论无穷维自治系统,无法直接用于实际控制系统。论文将Koopman算子理论推广至非线性控制系统,并通过扩展动态模式分解法建立非线性系统的高维线性模型。扩展动态模式分解法中状态提升函数向量通过人工选取,将非线性系统映射至高维线性空间。最后基于非线性系统高维线性模型设计模型预测控制器,从而降低在线计算负担。扩展动态模式分解中状态提升函数向量的选取存在主观性。论文在扩展动态模式分解法基础上,通过训练深度神经网络代替人工选取状态提升函数向量,并基于Koopman算子理论得到非线性系统的高维线性模型。最后利用该线性模型设计模型预测控制器。在每个采样时刻求解优化问题前,利用深度神经网络升维非线性系统当前时刻状态量,得到预测模型状态量的初始值,即神经网络结构不参与优化问题求解时的迭代过程。本文将基于Koopman算子理论得到的非线性系统高维线性模型(离线获得,无需在线求解)作为模型预测控制的预测模型,避免了在线求解非凸优化问题,降低了计算负担。上述方案是一种基于数据驱动的策略,文中给出的非线性模型仅供采集训练数据使用,在能够实际采集系统数据时无需知晓非线性模型的具体形式。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 张磊;;经济模型预测控制基础[J];工业控制计算机;2021年10期
2 王永刚;柴天佑;;蒸发过程的非线性模型预测控制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年10期
3 颜浩;;基于模型预测控制的微电网优化调度[J];电子测试;2021年07期
4 陈宇;刘雪;陈晶;;显式模型预测控制的在线迭代学习策略研究[J];现代电子技术;2021年08期
5 陈香归;臧春华;苏宝玉;孔庆儒;;模型预测控制技术在水泥回转窑的成功应用[J];四川水泥;2021年08期
6 徐东;;混合动力汽车燃油经济性模型预测控制策略[J];机械设计与制造;2020年02期
7 万远航;邵毅明;胡广雪;吴文文;;自适应模型预测控制的车道保持控制策略[J];华侨大学学报(自然科学版);2020年04期
8 俞利涛;魏灿;朱永治;臧建波;;模型预测控制技术在水泥制造中的应用[J];水泥技术;2019年02期
9 张聚;胡标标;谢作樟;龚俊强;;显式模型预测控制的可达分区点定位算法[J];系统科学与数学;2016年10期
10 胡童亮;;模型预测控制技术在碳酸二甲酯生产中的应用[J];浙江化工;2015年12期
11 赵婷婷;程奇峰;王志丰;;改进粒子群算法优化的非线性模型预测控制[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2015年04期
12 张聚;丁靖;;倒立摆系统显式模型预测控制[J];控制工程;2010年04期
13 王献忠,杜维;模型预测控制发展概况[J];自动化与仪器仪表;1999年04期
14 王乘熙;李泽;崔国增;许王瑶;;多区域暖通空调温湿度鲁棒模型预测控制策略[J];科学技术与工程;2022年14期
15 张永昌;;“交流电机模型预测控制”专题特约主编寄语[J];电工技术学报;2021年01期
16 马永凌;;旋转倒立摆的显式模型预测控制[J];中国管理信息化;2021年05期
17 李宗宣;卜仁祥;范艺;;结合速度和干扰观测的船舶路径跟踪模型预测控制[J];上海海事大学学报;2021年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 罗秋滨;韩志刚;朱宏;;非线性系统的无模型预测控制方法[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
2 陈龙;何德峰;俞立;;CFBB燃烧过程环保型经济模型预测控制[A];第32届中国过程控制会议(CPCC2021)论文集[C];2021年
3 孙惠娟;张乐乐;彭春华;;基于差异化需求响应模型预测控制的微网时域滚动优化调度[A];2021年江西省电机工程学会年会论文集[C];2022年
4 彭沛;汪玉洁;陈宗海;;锂离子电池充电控制策略:一种基于改进模型预测控制的方法[A];第22届中国系统仿真技术及其应用学术年会(CCSSTA22nd 2021)论文集[C];2021年
5 黄达;张志鹏;杨文思;;700MW超超临界火电机组协调系统全工况多模型预测控制及其工程应用[A];2020年江西省电机工程学会年会论文集[C];2021年
6 王青松;何德峰;韩平;;约束非线性系统输入到状态稳定经济模型预测控制[A];第31届中国过程控制会议(CPCC 2020)摘要集[C];2020年
7 徐文晓;徐文学;秦煜;李实;;集中供热过程的模型预测控制[A];2021供热工程建设与高效运行研讨会论文集[C];2021年
8 郄天琪;王伟达;杨超;张宇航;刘文婕;李颖;;基于模型预测控制方法的智能车路径规划策略研究[A];2021中国汽车工程学会年会论文集(1)[C];2021年
9 卢鹏宇;陈群;戴鑫鑫;张志强;;基于耦合传热的整车集成热管理模型预测控制研究[A];2021中国汽车工程学会汽车空气动力学分会学术年会论文集[C];2021年
10 梁晟;林程;董爱道;时军辉;;双电机分布式驱动车辆动力学综合控制[A];2020中国汽车工程学会年会论文集(2)[C];2020年
11 周明;周坚刚;余达太;;钢铁企业模型预测控制技术综述[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
12 杨世忠;娄新生;Carl Neuschaefer;Robert Schrecengost;;多模型预测控制及其在超临界锅炉性能优化中的应用[A];中国动力工程学会锅炉专业委员会2012年学术研讨会论文集[C];2012年
13 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
14 张聚;程鑫滟;;三自由度直升机的显式模型预测控制[A];第26届中国控制与决策会议论文集[C];2014年
15 李晓娟;韩宝明;李得伟;郭然;;模型预测控制方法在高速列车运行延误控制中的应用[A];第十二届人-机-环境系统工程大会论文集[C];2012年
16 周洪亮;刘志远;;基于模型预测控制的车辆横摆稳定控制器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
17 吴鹏程;文浩;陈提;金栋平;;基于非线性模型预测控制的大型空间结构姿态机动[A];第二届可展开空间结构学术会议摘要集[C];2016年
18 李子睿;潘博;田汉青;倪俊;龚建伟;;基于模型预测控制的无人驾驶方程式控制器设计:大学生无人方程式大赛[A];2018中国汽车工程学会年会论文集[C];2018年
19 苗浩洁;王曦;;某型涡喷发动机模型预测控制研究[A];中国航天第三专业信息网第三十九届技术交流会暨第三届空天动力联合会议论文集——S10发动机控制技术[C];2018年
20 祖可云;沈炯;李益国;曾志;;基于多模型预测控制的过热汽温控制系统[A];2012电站自动化信息化学术和技术交流会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 崔靖涵;稳定经济模型预测控制及其在电力生产过程中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2019年
2 修晓杰;显式模型预测控制中点定位算法研究[D];浙江工业大学;2019年
3 陈卓易;预测误差驱动的永磁同步电机有限集模型预测控制[D];浙江大学;2018年
4 周湛清;永磁同步电机系统模型预测控制[D];天津大学;2017年
5 蔡宏斌;鲁棒模型预测控制的研究与应用[D];西北工业大学;2019年
6 贾玉斌;经济模型预测控制的研究及其在电力系统中的应用[D];东南大学;2020年
7 魏尧;永磁同步电机位置伺服系统长时模型预测控制研究[D];燕山大学;2021年
8 王建华;基于通信协议的鲁棒模型预测控制研究[D];上海理工大学;2020年
9 张浪文;网络信息模式下分布式协调模型预测控制研究[D];上海交通大学;2015年
10 孔小兵;非线性模型预测控制及其在发电过程控制中的应用[D];华北电力大学;2014年
11 岳俊红;复杂工业过程多模型预测控制策略及其应用研究[D];华北电力大学(北京);2008年
12 马乐乐;非线性迭代学习模型预测控制研究[D];华北电力大学(北京);2021年
13 王琦;永磁同步电机模型预测控制研究[D];东南大学;2020年
14 涂文聪;永磁同步电机系统有限集模型预测控制方法研究[D];西北工业大学;2019年
15 孙行衍;船舶动力定位系统模型预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2014年
16 周亚男;PMSM驱动系统无模型预测控制关键技术研究[D];合肥工业大学;2018年
17 王贵峰;NPC/H五电平变换器有限集模型预测控制关键技术研究[D];上海交通大学;2016年
18 石屹然;SI发动机AFR非线性模型预测控制理论与方法研究[D];吉林大学;2014年
19 张怡;基于经济模型预测控制的直接空冷机组冷端系统优化研究[D];东南大学;2020年
20 黄骅;非线性模型预测控制的鲁棒稳定性与在线优化算法研究[D];浙江工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 常欢;基于Koopman算子的非线性模型预测控制实现策略[D];吉林大学;2022年
2 袁新宇;模型预测控制及其应用研究[D];浙江大学;2002年
3 宋健;基于滑模理论的三相PWM变换器模型预测控制研究[D];河南师范大学;2019年
4 朱益芳;基于模型预测控制的永磁同步电机的控制策略研究[D];深圳大学;2019年
5 郭志强;基于敏感性的约束最优控制及非线性模型预测控制高效求解算法[D];合肥工业大学;2019年
6 朱数一;高精度精密编队控制技术研究[D];上海交通大学;2018年
7 宁子安;基于模型预测控制的飞行控制系统设计与SCADE仿真验证[D];上海交通大学;2018年
8 刘超;基于ROS的AUV模型预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
9 石凯;基于模型预测控制的建筑供冷负荷节能优化策略研究[D];华南理工大学;2019年
10 牛陆陆;半直驱永磁同步风电机组建模与控制策略研究[D];东北石油大学;2019年
11 曾燊杰;Boost PFC变换器的无模型预测控制研究[D];合肥工业大学;2019年
12 张夏溦;基于模型预测控制的虚拟电厂有功优化调度方法研究[D];华北电力大学(北京);2019年
13 岳帅;基于模型预测控制的电网无功控制策略研究[D];华北电力大学(北京);2019年
14 陈芃;MMC模型预测控制研究与优化[D];华中科技大学;2019年
15 陈鑫华;助力下肢外骨骼主被动混合控制策略研究与实现[D];电子科技大学;2019年
16 张涛;二元物系聚合过程最优与经济模型预测控制[D];大连理工大学;2019年
17 贺登博;基于预测控制理论的车辆鲁棒稳定性控制器设计[D];上海交通大学;2016年
18 朱磊;汽车偏离预警及车道保持算法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
19 韩嘉豪;基于预测控制的炉-机-网协调控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
20 林欣魄;基于模型预测控制的宽范围可调脉冲电流源的研究[D];哈尔滨工业大学;2019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