集结预测控制器设计与分析

【摘要】： 采用控制量的集结策略,能有效减少预测控制器在线优化的计算量。然而,由于采用集结策略后增加了控制量的约束,给控制器的稳定性保证及控制性能分析等方面带来了新的问题。针对典型集结阵的设计问题,通过仿真,定性分析并总结了典型集结阵设计的一般方法。结合衰减集结策略的研究,提出了一种改进的衰减集结预测控制器的设计方法,并给出了该形式下集结阵的设计方法,能更加有效地设计集结阵并保证控制器的稳定性。控制量集结策略的引入,使一般预测控制器的稳定性保证方法不再适用。针对集结预测控制器的稳定性保证问题,在深入分析预测控制器稳定性保证原理的基础上,提出了变集结阵集结和带附加项集结两种具有稳定性保证的控制器设计方法,通过在不同时刻构造不同的集结形式,保证构造解的可行性,从而证明系统的稳定性。并在此基础上,对集结预测控制器的稳定性保证作了进一步的分析。针对采用集结策略预测控制器的性能问题,通过分析集结策略对控制器计算量和控制性能两方面的影响,提出了集结策略比较的一般概念,研究了集结阵比较的一般方法,并基于此分析了两种具有稳定性保证的集结预测控制器的控制性能。