本文關(guān)鍵詞：三角區(qū)間軟約束模型預(yù)測(cè)控制及其在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用

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【摘要】：水泥工業(yè)是目前我國(guó)市場(chǎng)重要的工業(yè)之一,其核心設(shè)備是水泥回轉(zhuǎn)窯,其性能直接關(guān)系到水泥產(chǎn)量與質(zhì)量。本課題以新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了水泥回轉(zhuǎn)窯變量間的關(guān)系,結(jié)合工業(yè)過程的實(shí)際特點(diǎn),針對(duì)現(xiàn)有模型預(yù)測(cè)控制算法的缺陷,從水泥回轉(zhuǎn)窯的工藝研究入手進(jìn)行機(jī)理分析,提出了基于三角區(qū)間軟約束的線型預(yù)測(cè)控制算法和基于三角軟約束的非線性預(yù)測(cè)控制算法。具體研究工作如下:首先,研究預(yù)測(cè)控制算法的基本原理,將預(yù)測(cè)控制算法分為線性模型預(yù)測(cè)控制算法和非線性模型預(yù)測(cè)控制算法,并分別對(duì)其常用方法進(jìn)行了研究和學(xué)習(xí),通過對(duì)比分析選擇線性動(dòng)態(tài)矩陣控制與基于組合模型的非線性預(yù)測(cè)控制作為研究基礎(chǔ)。其次,針對(duì)線性MPC算法,建立了一種基于三角區(qū)間軟約束的線型預(yù)測(cè)控制算法。從工業(yè)過程實(shí)際需要出發(fā),根據(jù)所設(shè)置的容忍區(qū)間及理想目標(biāo)值確定三角區(qū)間,從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先將CV控制在三角區(qū)間中,再對(duì)CV進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,逐步將CV控制到理想的目標(biāo)值。該算法也同時(shí)增加了系統(tǒng)的自由度,保證了魯棒性。然后,根據(jù)工業(yè)過程實(shí)際工作明顯的非線性特征和復(fù)雜的工作流程,設(shè)計(jì)出基于三角軟約束的非線性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制算法。在預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)自定義CV的約束上下限,然后對(duì)自定義約束進(jìn)行軟化處理,構(gòu)成三角軟約束,將其加入到目標(biāo)函數(shù)中進(jìn)行優(yōu)化求解,讓預(yù)測(cè)輸出在未來的一段時(shí)間內(nèi)趨向于設(shè)定值,實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的有效控制。最后,研究了水泥回轉(zhuǎn)窯的工作機(jī)理,選擇合適的控制參數(shù),利用實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的辨識(shí),構(gòu)造BP-ARX組合模型作為預(yù)測(cè)模型,設(shè)計(jì)三角軟約束構(gòu)造模型預(yù)測(cè)控制器,通過智能專家控制系統(tǒng)在該水泥回轉(zhuǎn)窯上進(jìn)行模型預(yù)測(cè)控制器的實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證本文算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：水泥回轉(zhuǎn)窯 三角區(qū)間 模型預(yù)測(cè)控制 軟約束 非線性系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ172.622
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析11-15
• 1.2.1 預(yù)測(cè)控制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 水泥回轉(zhuǎn)窯控制方法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第2章 模型預(yù)測(cè)控制算法研究基礎(chǔ)17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 模型預(yù)測(cè)控制簡(jiǎn)介17-20
• 2.2.1 模型預(yù)測(cè)控制基本原理17-18
• 2.2.2 模型預(yù)測(cè)控制的基本特征18-20
• 2.3 線型模型預(yù)測(cè)控制算法研究基礎(chǔ)20-24
• 2.3.1 線性模型預(yù)測(cè)控制策略20-21
• 2.3.2 動(dòng)態(tài)矩陣控制21-24
• 2.4 非線性模型預(yù)測(cè)控制算法研究基礎(chǔ)24-28
• 2.4.1 非線性模型預(yù)測(cè)控制的一般形式24-26
• 2.4.2 非線性模型預(yù)測(cè)控制策略26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于三角區(qū)間軟約束的線型預(yù)測(cè)控制算法29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 三角區(qū)間軟約束模型預(yù)測(cè)控制算法29-34
• 3.2.1 三角區(qū)間軟約束的設(shè)計(jì)29-31
• 3.2.2 目標(biāo)函數(shù)的設(shè)計(jì)31
• 3.2.3 三角區(qū)間軟約束MPC算法31-34
• 3.2.4 參數(shù)對(duì)算法性能的影響34
• 3.3 三角區(qū)間軟約束MPC算法的魯棒性性能分析34-36
• 3.4 仿真及分析36-40
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)仿真36-39
• 3.4.2 仿真結(jié)果分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于三角軟約束的非線性預(yù)測(cè)控制算法41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 三角軟約束非線性模型預(yù)測(cè)控制算法41-50
• 4.2.1 非線性多變量系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型41-47
• 4.2.2 滾動(dòng)優(yōu)化47-48
• 4.2.3 非線性系統(tǒng)的三角軟約束設(shè)計(jì)48-50
• 4.3 仿真及分析50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 針對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制實(shí)驗(yàn)研究55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝研究55-59
• 5.2.1 水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝研究的意義55
• 5.2.2 水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝的研究55-59
• 5.3 水泥回轉(zhuǎn)窯控制策略研究59-63
• 5.3.1 水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)控制參數(shù)分析59-61
• 5.3.2 水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制的實(shí)現(xiàn)61-63
• 5.4 水泥回轉(zhuǎn)窯控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證63-67
• 5.4.1 水泥回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及其參數(shù)63-65
• 5.4.2 實(shí)際控制效果驗(yàn)證及分析65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果75-76
• 致謝76

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