本文關(guān)鍵詞：雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)控制算法研究

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【摘要】：模型預(yù)測(cè)控制(MPC)是一類基于模型的先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制算法的總稱,在流程工業(yè)中被廣泛運(yùn)用,通常以雙層結(jié)構(gòu)的形式出現(xiàn),即雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制,上層是穩(wěn)態(tài)優(yōu)化層,下層是動(dòng)態(tài)控制層。與傳統(tǒng)預(yù)測(cè)控制相比,雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制能夠在現(xiàn)有配置下挖掘出更多的潛在經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行�？墒�,引入穩(wěn)態(tài)優(yōu)化層之后,給預(yù)測(cè)控制帶來了新的難題。首先,穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算作為一門優(yōu)化技術(shù),可行性判定與軟約束調(diào)整是必須考慮的問題,其次是如何對(duì)計(jì)算出來的穩(wěn)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。針對(duì)以上問題,本文對(duì)雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化層和動(dòng)態(tài)控制層分別作了研究,取得了如下的結(jié)果:(1)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化層的功能是對(duì)設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)尋優(yōu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)優(yōu)化層(RTO)設(shè)定點(diǎn)的漸近跟蹤,也實(shí)現(xiàn)了對(duì)MPC所對(duì)應(yīng)過程的局部經(jīng)濟(jì)優(yōu)化——分別對(duì)應(yīng)的是穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算的目標(biāo)跟蹤方法和穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算的自優(yōu)化方法。當(dāng)優(yōu)化不可行時(shí),需要進(jìn)行軟約束調(diào)整,其中將可行性判定與軟約束調(diào)整相結(jié)合的軟約束調(diào)整優(yōu)先級(jí)降序方法具有較高的實(shí)用價(jià)值。針對(duì)軟約束調(diào)整的優(yōu)先級(jí)方法,細(xì)致比較了升序策略和降序策略在計(jì)算時(shí)間等方面的區(qū)別。(2)動(dòng)態(tài)控制層的功能是對(duì)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化層計(jì)算得到的優(yōu)化設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤,解決控制系統(tǒng)暫態(tài)特性問題。對(duì)動(dòng)態(tài)矩陣控制算法進(jìn)行了仿真對(duì)比研究,得出其具有在線計(jì)算方便、控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此,本文重點(diǎn)研究了基于動(dòng)態(tài)矩陣控制的跟蹤算法,包括對(duì)該算法進(jìn)行了推導(dǎo)和梳理。(3)將穩(wěn)態(tài)優(yōu)化與基于動(dòng)態(tài)矩陣的跟蹤算法相結(jié)合,形成的雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制方法運(yùn)用于雙旋翼多輸入多輸出系統(tǒng)的控制仿真。通過仿真驗(yàn)證了本文研究的雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制算法具有較好的跟蹤特性。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)測(cè)控制 雙層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化 軟約束調(diào)整 動(dòng)態(tài)矩陣控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273.5
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 傳統(tǒng)預(yù)測(cè)控制9-10
• 1.2.2 雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制10-11
• 1.2.3 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化11-12
• 1.2.4 優(yōu)化可行性判定12
• 1.2.5 軟約束調(diào)整12-13
• 1.2.6 動(dòng)態(tài)控制13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 2 雙層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)控制概述16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.3 穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算18-19
• 2.4 動(dòng)態(tài)控制19-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化22-38
• 3.1 引言22
• 3.2 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化22-28
• 3.2.1 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型23-24
• 3.2.2 自優(yōu)化問題24-26
• 3.2.3 目標(biāo)跟蹤問題26-28
• 3.3 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的可行性判定與軟約束調(diào)整28-35
• 3.3.1 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的可行性判斷28-30
• 3.3.2 軟約束調(diào)整的含義30-31
• 3.3.3 軟約束調(diào)整的權(quán)函數(shù)方法31-32
• 3.3.4 軟約束調(diào)整的優(yōu)先級(jí)方法32-35
• 3.4 仿真35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 動(dòng)態(tài)控制算法38-60
• 4.1 引言38
• 4.2 DMC算法原理38-44
• 4.3 多變量DMC算法原理44-49
• 4.4 多變量無靜差DMC算法49-53
• 4.5 DMC參數(shù)53-54
• 4.6 DMC算法仿真54-59
• 4.6.1 單輸入單輸出仿真54-56
• 4.6.2 多變量DMC仿真56-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 5 仿真驗(yàn)證60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 雙旋翼系統(tǒng)模型60-66
• 5.2.1 雙旋翼系統(tǒng)簡(jiǎn)介60-61
• 5.2.2 TRMS模型61-66
• 5.3 優(yōu)化與控制問題描述66-67
• 5.3.1 穩(wěn)態(tài)優(yōu)化66
• 5.3.2 動(dòng)態(tài)控制66-67
• 5.4 仿真結(jié)果67-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78

【相似文獻(xiàn)】

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