| 【中文题名】 | 基于输入非线性MPC的过程控制系统研究 |
| 【英文题名】 | Research on Process Control Systems Based on Input Nonlinear MPC |
| 【学科专业】 | 检测技术与自动化装置 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 预测控制,输入非线性,两步法控制,稳定性,吸引域,过程控制 |
| 【英关键词】 | predictive control,input nonlinearity,two-step control,stability,domain of attraction,process control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化基础理论>自动控制理论>> |
| 【论文摘要】 |
预测控制(MPC)是上世纪70年代产生和发展起来的一种基于模型的计算机控制算法,是工业过程控制的一种典型方法。本文从自动控制理论的发展历程入手,对预测控制的基本思想和发展状况进行了综述。包括线性预测控制到输入非线性预测控制的过渡,以及一般的非线性预测控制和输入非线性预测控制的关系。提出输入非线性预测控制是线性预测控制与非线性预测控制之间一个很好的折中。
首先考虑简单的线性预测控制。利用仿真软件MATLAB对广义预测控制应用于液位和温度系统进行了仿真,并对液位系统应用广义预测控制进行了实验。
重点考虑输入非线性系统,包括Hammerstein模型和输入饱和约束。采用两步法预测控制,即将预测控制问题分解为一基于线性模型的的动态优化问题及一非线性模型的静态求根问题。第一步不考虑约束、非线性和不确定性,得到一个期望的中间变量。第二步通过求解非线性代数方程(组)来处理非线性并通过解饱和来满足约束。在文献已有成果基础上,考虑具有不确定性的两步法预测控制器。不确定性采用多包描述。采用Lyapunov方法得到了指数稳定条件,并给出了吸引域的计算和调整方法。通过一个系统仿真例子验证了稳定性结果。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-15 |
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1-1 课题的研究背景 |
8-9 |
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1-2 预测控制的产生及发展现状 |
9-13 |
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1-2-1 预测控制的产生 |
9 |
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1-2-2 预测控制的基本原理及其特点 |
9-12 |
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1-2-3 预测控制理论研究的发展 |
12-13 |
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1-3 预测控制在过程控制中的应用 |
13-14 |
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1-4 本课题的研究意义和主要内容 |
14-15 |
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第二章 预测控制的典型算法及其向输入非线性 MPC 的过渡 |
15-31 |
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2-1 预测控制的典型算法研究 |
15-20 |
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2-1-1 动态矩阵控制算法 |
15-16 |
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2-1-2 动态矩阵控制算法向输入非线性DMC 的过渡 |
16-17 |
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2-1-3 广义预测控制的基本算法 |
17-20 |
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2-2 过程控制系统的预测控制实现 |
20-28 |
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2-2-1 MPC 在温度控制系统中的研究 |
20-23 |
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2-2-2 GPC 在液位控制系统中的仿真研究 |
23-25 |
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2-2-3 GPC 液位控制实验分析 |
25-27 |
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2-2-4 广义预测控制算法向输入非线性GPC 的过渡 |
27-28 |
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2-3 非线性预测控制的基本算法 |
28-29 |
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2-3-1 非线性预测控制的基本算法 |
28-29 |
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2-3-2 求解非线性预测控制的基本方法 |
29 |
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2-4 小结 |
29-31 |
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第三章 一般的非线性 MPC 及其在输入非线性 MPC 中的应用 |
31-37 |
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3-1 输入非线性MPC |
31 |
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3-2 MPC 稳定性分析 |
31-33 |
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3-2-1 原始形式预测控制算法稳定性分析 |
31-32 |
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3-2-2 非线性预测控制算法的稳定性分析 |
32-33 |
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3-3 预测控制的吸引域 |
33-35 |
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3-3-1 非线性离散时间系统问题的描述 |
33-35 |
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3-3-2 预测控制的吸引域描述 |
35 |
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3-4 小结 |
35-37 |
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第四章 输入非线性系统的两步法预测控制的鲁棒稳定性 |
37-44 |
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4-1 输入非线性系统的TSMPC |
37-39 |
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4-1-1 Hammerstein 模型 |
37-38 |
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4-1-2 输入非线性系统的TSMPC 描述 |
38-39 |
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4-2 TSMPC 的稳定性 |
39-40 |
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4-3 吸引域的计算和调整 |
40-41 |
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4-4 仿真实例 |
41-43 |
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4-5 小结 |
43-44 |
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第五章 结论 |
44-45 |
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参考文献 |
45-48 |
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致谢 |
48-49 |
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攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
49 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389112 |
