收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

约束非线性预测控制算法及其鲁棒稳定性研究

何德峰  
【摘要】: 约束非线性系统的优化控制正逐渐成为非线性控制领域内的研究热点。模型预测控制可以显式地处理系统约束和目标优化,是对约束系统进行优化控制的最有效的先进控制技术之一。然而,对于具有强非线性、强扰动或大范围操作的系统,线性预测控制或基于工作点附近线性化模型的预测控制常常无法满足系统控制品质的要求。因此,研究约束非线性模型预测控制具有重要的理论意义和应用价值。 由于非线性系统的复杂多样,非线性预测控制研究无论在理论上还是应用上都比线性预测控制落后,特别是在稳定性、鲁棒性和在线优化计算量方面一直是预测控制和优化算法研究者们所共同关注的热点问题。本文在非线性预测控制理论已有的研究成果基础上,利用微分对策理论、(鲁棒)不变集理论、输入状态稳定性、控制Lyapunov函数、反步设计等方法和概念,对有约束的非线性系统,研究非线性预测控制的优化可行性、稳定性、鲁棒性、计算量和稳定域估计等5个基本问题,以期得到更具实际应用意义的理论性成果和控制算法设计。本文的主要贡献由以下几个部分组成: (1)考虑约束不确定离散时间非线性系统,对非线性预测控制进行minimax鲁棒次优算法设计,以期从策略上降低鲁棒非线性预测控制的在线计算量。引入微分对策理论和输入状态稳定性概念,证明该次优控制算法在向量范数意义下的闭环鲁棒稳定性。 (2)以约束不确定离散时间非线性仿射系统为对象,系统地研究H_∞非线性预测控制的扰动抑制问题和实现问题。利用(1)的结论分别研究H_∞预测控制在最优解和次优解存在下的鲁棒稳定性问题。通过引入非线性系统L_(2-)增益概念,定量地研究H_∞预测控制在信号范数意义下的扰动抑制问题。为了减轻非线性预测控制在线优化的计算量,在算法的实现中引入了有限维参数化设计。 (3)以连续时间约束非线性系统为对象,提出一种新的具有闭环稳定的非线性预测控制——构造性非线性模型预测控制。算法的主要思想是通过构造性设计离线得到预测控制的一个稳定控制类,再根据目标函数在线优化其中的可调参数,以期降低非线性预测控制的在线计算量,同时实现闭环系统稳定性与性能指标优化的分离。 (4)基于(3)中提出的非线性预测控制策略,利用反步设计法构造约束严格反馈非线性系统的稳定控制类,实现约束非线性模型预测控制设计。最后将该非线性预测控制算法用于非完整轮式移动机器人的优化控制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈国培;杨莹;李俊民;;非线性系统有限时间稳定的一个新的充分条件[J];控制与决策;2011年06期
2 马艳;卜丽;孙长江;;基于模型预测控制的乳化物干燥控制系统[J];制造业自动化;2011年15期
3 许健;孙秀霞;李大东;;模型预测控制在飞行器规划系统中的应用[J];传感器与微系统;2011年07期
4 王洪超;郭聪;杨俊;陈夕松;;基于扰动观测器的模型预测控制在磨矿分级过程中的应用[J];化工学报;2011年08期
5 徐明跃;胡广大;;基于拟单边Lipschitz条件的一类非线性系统降维观测器设计[J];哈尔滨工程大学学报;2011年05期
6 曹玲芝;李信波;娄飞鹏;李春文;;对数型终端滑模在高阶SISO非线性系统的应用[J];控制工程;2011年03期
7 谢春利;邵诚;赵丹丹;;一类非线性系统基于最小二乘支持向量机的自适应H_∞控制[J];控制理论与应用;2011年07期
8 王志国;刘飞;;基于LS-SVM的一类非线性系统的性能估计[J];控制工程;2011年03期
9 辛海良;胡剑波;高鹏;;一类非线性系统的新型增益调度变结构跟踪控制[J];系统工程与电子技术;2011年06期
10 袁忠于;周凤岐;;非整数控制时域模型预测控制[J];火力与指挥控制;2011年06期
11 张旭龙;杨小帆;;计算机病毒的最优控制模型[J];计算机应用研究;2011年08期
12 李善强;石宇静;陈东彦;王俊明;;凸多面体不确定时滞系统鲁棒模型预测控制[J];哈尔滨理工大学学报;2011年04期
13 侯小秋;宋婀娜;陈玉杰;;一类对称非线性系统及其约束广义预测控制[J];计算机仿真;2011年08期
14 陶洪峰;丁保;霰学会;;非对称饱和扇形输入非线性系统的自适应模糊控制[J];计算机与应用化学;2011年07期
15 刘晓辉;;一类不确定非线性系统的自适应模糊控制[J];制造业自动化;2011年17期
16 王亚锋;张友安;孙富春;刘华平;;用外包集逼近预测控制的最大终端状态集[J];控制理论与应用;2011年07期
17 杨洪金;井元伟;肇和平;;非线性系统观测器的设计:LMI方法[J];信息与控制;2011年04期
18 刘凯;董西广;;带参数扰动非线性系统的变结构控制[J];河南工程学院学报(自然科学版);2011年02期
19 高延英;纪彬;白广利;;基于模型预测控制在温度控制中的应用[J];自动化技术与应用;2011年06期
20 张勇;张凯;;不确定非线性时滞系统的非脆弱保成本控制[J];计算机工程与应用;2011年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王东风;;基于神经网络模型的非线性系统预测控制[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
2 张军;王彪;;非线性系统的鲁棒模型预测控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
3 刘勇;沈毅;胡恒章;;递归神经网络自适应滤波器[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
4 徐建闽;欧松;韦岗;;一类非线性系统参数辨识的浮点遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
5 胡维多;文传源;;一个非线性输入输出解耦的动态状态反馈结构[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年
6 徐维鼎;;一类非线性系统的线性化[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
7 邓智泉;彭兆行;;异步电动机动力反馈线性化[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
8 秦孝艳;陈卫田;初学导;;不确定非线性系统的鲁棒自适应控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
9 曹曙光;;一般非线性系统的规范型[A];第三届全国控制与决策系统学术会议论文集[C];1991年
10 刘成;冯元琨;李春文;杜继宏;;非线性系统弱能控向量的递推算法[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏成利;非线性模型预测控制的若干问题研究[D];浙江大学;2006年
2 刘晓华;非线性系统模糊控制研究[D];大连理工大学;2002年
3 赵峻;基于学习方法的非线性系统主动容错控制研究[D];中国矿业大学;2010年
4 张绍杰;一类非线性系统的若干控制问题研究[D];南京航空航天大学;2009年
5 何静;基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 苏亚坤;基于T-S模糊模型的非线性系统的控制与滤波设计[D];青岛大学;2010年
7 刘鹏;非线性时滞系统最优控制器的近似设计研究[D];中国海洋大学;2005年
8 刘继兵;开放量子体系中几何相位的研究[D];华中科技大学;2008年
9 罗秋滨;一类非线性系统预测控制中的建模问题[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 张果;基于T-S模型的非线性系统的模糊控制[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜鹃;基于支持向量机的非线性预测控制研究[D];浙江大学;2006年
2 王凤芹;非线性系统的多模型自适应控制[D];燕山大学;2005年
3 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
4 柴智;模型预测控制在PTA氧化反应中的应用[D];天津大学;2010年
5 侯海良;基于RBF-ARX模型的预测控制在磁悬浮系统中的应用[D];中南大学;2008年
6 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
7 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
8 李继文;间歇过程模糊预测控制方法的研究[D];华东师范大学;2007年
9 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
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 俞杰吴胜 董斌;莫要泛化“非线性”[N];中国国防报;2007年
2 孟庆刚 王连心;中医药研究别忘了非线性[N];中国中医药报;2006年
3 黄尊文;军事思维模式的线性与非线性[N];解放军报;2006年
4 记者 杨晓 实习生 王荍;创建量子力学新论[N];四川日报;2005年
5 徐继鸿;“混沌”的魅力[N];新疆日报(汉);2000年
6 记者 芦伟/北京;非线性制播系统之解决方案[N];电子资讯时报;2003年
7 杨保国 本报记者 吴长锋;“能得人和事不难”[N];科技日报;2010年
8 本版编辑 覃光华 方华 本刊记者 庞亚斌;面向对象技术:让洪水预报更及时[N];中国水利报;2006年
9 张晔 王燕宁;陶醉于非线性之美[N];科技日报;2006年
10 本报记者  张蕾;干科学事业 绘精彩人生[N];光明日报;2006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