本文關(guān)鍵詞： 分?jǐn)?shù)階微積分 分?jǐn)?shù)階系統(tǒng) 動態(tài)矩陣控制 PID控制 分布式動態(tài)矩陣控制　出處：《杭州電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：分?jǐn)?shù)階微積分,是將微積分的階次從常規(guī)的整數(shù)域推廣至實數(shù)域甚至是復(fù)數(shù)范圍所得。現(xiàn)實中的動態(tài)系統(tǒng)大多為分?jǐn)?shù)階的,整數(shù)階微分方程描述的模型往往只能體現(xiàn)控制系統(tǒng)的部分動態(tài)特性,而分?jǐn)?shù)階微積分的任意階次數(shù)及其特有的記憶特性,使得分?jǐn)?shù)階微分方程恰能更精確的表征系統(tǒng)的內(nèi)在特性。因而研究分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的控制問題具有極其重要的理論意義和工程價值。動態(tài)矩陣控制(DMC)作為預(yù)測控制中的代表性算法,具有對于模型要求低、魯棒性強(qiáng)、處理時延簡單易行等優(yōu)點,在強(qiáng)耦合、大時滯及無法建立精確數(shù)學(xué)模型的過程中十分適用。然而該方法同時也存在在線計算量大、采樣周期不宜過小等局限,從而使得其在模型階次、環(huán)境擾動及非線性等方面存在不確定性較大的控制系統(tǒng)中往往難以達(dá)到預(yù)期的控制效果。因此本文對傳統(tǒng)的動態(tài)矩陣控制方法進(jìn)行改進(jìn),并將其運(yùn)用于分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的控制中。本文的主要工作可以分為三個部分:第一部分為:對兩種改進(jìn)的動態(tài)矩陣控制方法進(jìn)行介紹,并通過穩(wěn)定汽油蒸汽壓力控制的仿真實例與傳統(tǒng)的動態(tài)矩陣控制進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明基于PID控制結(jié)構(gòu)改進(jìn)的DMC方法在整體性能上的優(yōu)勢。第二部分為:將PID型動態(tài)矩陣控制方法運(yùn)用于一類單入單出分?jǐn)?shù)階線性系統(tǒng)中,并通過加熱爐溫度控制的仿真實例中驗證了該方法的控制性能。第三部分:考慮一類多變量分?jǐn)?shù)階系統(tǒng),通過在分布式控制結(jié)構(gòu)中引入PID型動態(tài)矩陣控制方法,得到一種改進(jìn)的分布式動態(tài)矩陣控制方法,并將其用于一類多變量分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的控制中,最后通過MATLAB仿真研究驗證了所提方法的可行性和有效性。
[Abstract]:Fractional calculus is obtained by extending the order of calculus from normal integer domain to real number domain or even complex number domain. The model described by integer-order differential equations can only reflect the partial dynamic characteristics of the control system, while the fractional calculus has arbitrary order and its special memory characteristics. It makes the fractional differential equation more accurate to represent the inherent characteristics of the system. Therefore, the study of the control problem of fractional order system has very important theoretical significance and engineering value. Dynamic matrix control (DMC) is used as the representative algorithm in predictive control. It has the advantages of low requirement for the model, strong robustness, simple and easy to deal with delay, etc. It is very suitable in the process of strong coupling, large time delay and the inability to establish accurate mathematical model. However, this method also has a large amount of on-line computation. The sampling period should not be too small, so that it is in the order of the model. It is difficult to achieve the desired control effect in control systems with high uncertainty in environmental disturbance and nonlinearity. Therefore, the traditional dynamic matrix control method is improved in this paper. The main work of this paper can be divided into three parts: the first part introduces two improved dynamic matrix control methods. The simulation results show that the improved DMC method based on PID control structure has advantages in overall performance. The second part is divided into two parts: PID. Dynamic matrix control method is applied to a class of single-in-single-output fractional linear systems. The control performance of this method is verified by a simulation example of heating furnace temperature control. Part three: considering a class of multivariable fractional order system, the PID dynamic matrix control method is introduced into the distributed control structure. An improved distributed dynamic matrix control method is proposed and applied to the control of a class of multivariable fractional order systems. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by MATLAB simulation.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1503367