發(fā)布時間：2017-11-20 10:05

  本文關(guān)鍵詞：約束非線性系統(tǒng)雙模模型預(yù)測控制研究

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【摘要】：非線性模型預(yù)測控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)具有顯式處理約束、多目標(biāo)、多變量和非線性的能力,在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界得到了廣泛關(guān)注。NMPC采用滾動時域控制原理,不能保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。近二十年來,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對NMPC閉環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究,提出了多種穩(wěn)定化NMPC方法,其中一種非常重要的方法是雙模NMPC策略。傳統(tǒng)雙模NMPC策略的終端域、終端函數(shù)和局部控制律相互耦合,NMPC設(shè)計復(fù)雜且保守性大。因此,針對約束非線性系統(tǒng),研究新型雙模模型預(yù)測控制理論對發(fā)展NMPC技術(shù)具有重要的理論意義。在總結(jié)現(xiàn)有NMPC穩(wěn)定性研究成果的基礎(chǔ)上,本文運(yùn)用控制Lyapunov函數(shù)技術(shù)和多目標(biāo)優(yōu)化方法,研究約束非線性系統(tǒng)的雙模NMPC策略和多目標(biāo)雙模NMPC策略,建立保證NMPC閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分性條件。本文主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)對約束非線性系統(tǒng),提出了一種穩(wěn)定化雙模NMPC策略。采用局部控制Lyapunov函數(shù)構(gòu)造帶可調(diào)參數(shù)的控制律,通過調(diào)整控制律參數(shù)設(shè)計終端不變集,進(jìn)而增大終端域和閉環(huán)系統(tǒng)吸引域。與傳統(tǒng)雙模NMPC策略的對比研究,驗(yàn)證了本文結(jié)果的優(yōu)越性。(2)對多目標(biāo)優(yōu)化非線性系統(tǒng),提出了一種穩(wěn)定化多目標(biāo)雙模跟蹤NMPC策略。針對多目標(biāo)函數(shù)的沖突性,采用多目標(biāo)理想點(diǎn)概念設(shè)計多目標(biāo)函數(shù)的折衷點(diǎn)。應(yīng)用上述雙模NMPC策略,通過在線逼近理想點(diǎn)設(shè)計,建立多目標(biāo)雙模跟蹤NMPC算法,并建立關(guān)于多目標(biāo)折衷點(diǎn)的閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性結(jié)果。與傳統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤NMPC方法的比較研究,驗(yàn)證了本文結(jié)果的優(yōu)越性。(3)考慮聚合反應(yīng)過程的多目標(biāo)優(yōu)化控制問題,應(yīng)用雙模預(yù)測控制策略,設(shè)計了多目標(biāo)NMPC控制器。通過在經(jīng)濟(jì)性能最優(yōu)操作點(diǎn)線性化聚合過程的非線性模型,求解聚合過程的控制Lyapunov函數(shù),進(jìn)而應(yīng)用所提出的雙模NMPC策略,設(shè)計聚合過程多目標(biāo)NMPC控制器,通過仿真研究驗(yàn)證了結(jié)果的有效性。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O231.2

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本文編號：1206729