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预测控制稳态目标计算与动态跟踪控制策略研究

文献类型:学位论文

作者刘博文1,2
答辩日期2019-05-17
授予单位中国科学院沈阳自动化研究所
授予地点沈阳
导师邹涛
关键词预测控制 增量分辨率 LP或QP问题 稳态目标 动态控制
学位名称硕士
学位专业控制工程
其他题名Research on Steady-State Target Calculation and Dynamic Tracking Control Strategy for Predictive Control
英文摘要在过程控制领域,预测控制能够有效实现工业过程安全、经济与控制目标优化问题,因此自问世以来便受到了广泛的应用,并成为一种高级的过程控制方法。双层结构预测控制主要包括稳态优化层与动态控制层两个部分,在稳态优化层中通过可行性判定以及软约束调整,结合稳态目标计算策略得到优化的目标点,在动态控制层中,通过滚动优化实现对目标的跟踪控制。然而实际应用中,双层结构预测控制理论还面临着许多问题,本文主要以解决工程问题为导向,旨在缩小双层结构预测控制理论与实际应用的差距。主要研究内容包括:(1)针对工业现场中存在的噪声和不可测扰动造成控制器波动以及大动作阀门无法跟踪控制小动作这两种问题,结合目前工业现场的控制模式,提出了具有输入增量分辨率的多变量预测控制策略,将增量分辨率分成了动态阈值跟静态阈值两种形式。仿真验证动态阈值策略有效保证了控制变量的稳定,避免了频繁的调节执行机构,适用于现场工业控制。静态阈值策略在一定程度上保证控制变量平稳,主要解决现场大动作阀门无法跟踪小动作的问题。(2)针对稳态优化层存在的通用标准化以及计算机求解方面的问题,针对工程应用中参数的配置问题,首先研究了稳态优化层中的两阶段求解策略,将稳态问题转化为了基于优先级的一系列标准LP、QP规划问题,并通过引入辅助变量解决目标函数带绝对值的问题,通过边界条件加极小值解决数值截断误差造成的优化不可行问题,最终形成可计算机求解的通用描述形式。之后从目标函数与约束空间之间的几何关系及代数关系两方面讨论了两阶段稳态优化求解策略中LP及QP解的特性,并结合时间复杂度给出二者在工程应用中的选择原则,进一步讨论了模型失配对LP与QP解的特性的影响,为实际应用中预测控制器稳态解的稳定性分析提供一定依据。(3)针对模型失配情况下双层结构预测控制稳态目标计算存在偏差以及稳态目标计算没有参考实际测量值的问题,基于稳态优化层中稳态目标计算策略的分析,将动态控制层中的预测误差通过数字滤波后作为稳态误差,实时校正稳态目标来确保经济最优性。进一步通过添加稳态步幅约束保证稳态目标的计算参考实际测量值,防止模型失配下稳态目标严重偏离实际值。仿真说明该策略保证被控对象在模型失配的情况下有较好控制效果和性能指标,验证了本策略的有效性。
语种中文
产权排序1
页码67页
源URL[http://ir.sia.cn/handle/173321/25204]  
专题沈阳自动化研究所_工业控制网络与系统研究室
作者单位1.中国科学院大学
2.中国科学院沈阳自动化研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
刘博文. 预测控制稳态目标计算与动态跟踪控制策略研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:沈阳自动化研究所

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