基于動(dòng)態(tài)PLS方法的建模及預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)流程變得越來(lái)越復(fù)雜，這對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)理建模與控制策略提出了重大的挑戰(zhàn)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法越來(lái)越受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的重視?；赑LS的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法由于其自身的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，然而在實(shí)際的工業(yè)過程中仍存在其他不足，例如PLS非線性動(dòng)態(tài)特性的擬合、PLS控制方法中隱變量約束耦合等問題。本文針對(duì)復(fù)雜化工過程中存在的強(qiáng)耦合、約束、非線性等問題，結(jié)合PLS去噪、降維、消

2、除共線性、自解耦等特點(diǎn)，提出了基于動(dòng)態(tài)PLS建模方法的多回路預(yù)測(cè)控制策略。在技術(shù)路線上，從線性無(wú)約束的控制器到有約束的控制器設(shè)計(jì)，隨后進(jìn)一步將算法推廣到非線性系統(tǒng)建模及控制方法的研究中，最后對(duì)非線性系統(tǒng)在線建模與控制問題進(jìn)行研究。
　　 主要的研究?jī)?nèi)容包括:
　　 (1)針對(duì)大滯后多變量系統(tǒng)的控制問題，本文第二章結(jié)合Kaspar等學(xué)者提出的PLS控制框架，提出了隱變量的動(dòng)態(tài)PLS建模方法及PID控制框架。針對(duì)鋁合金MIG

3、焊接過程中存在的強(qiáng)耦合、難建模等特點(diǎn)，本文利用動(dòng)態(tài)PLS框架的解耦特性，將其用于焊接過程中系統(tǒng)的建模以及控制器的設(shè)計(jì)中，通過該算法將原多變量系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化成為多個(gè)單變量控制回路的控制器設(shè)計(jì)問題，在各個(gè)隱變量控制回路中進(jìn)行獨(dú)立PID控制器設(shè)計(jì)，通過仿真驗(yàn)證該方法的有效性。
　　 (2)過程受到裝置、環(huán)境等外在條件和內(nèi)部特性引起的過程變量和控制變量的約束，對(duì)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制器的設(shè)計(jì)提出了較高的控制要求。本文第三章，提出了

4、一種將空間投影方法(DyPLS)與迭代方法相結(jié)合的約束處理方法;并采用約束模型預(yù)測(cè)控制策略，對(duì)建立的模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明這種約束迭代算法在約束存在和極點(diǎn)漂移的情況下都能達(dá)到理想的控制效果。
　　 (3)非線性特性是困擾工業(yè)過程建模與控制的一個(gè)難題，同時(shí)非線性特性卻具有普遍性。對(duì)多變量系統(tǒng)的非線性特性的建模就變得更加困難，模糊模型特別是TS模型為解決非線性問題提供了一種有效途徑，通過將模糊方法與PLS方法相結(jié)合，將

5、多變量的動(dòng)態(tài)非線性建模問題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)單輸入單輸出的動(dòng)態(tài)非線性建模問題，從而建立描述過程非線性動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)態(tài)模糊PLS模型。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究解決約束工況下的控制問題，引入了模糊預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法。在pH中和滴定過程中，驗(yàn)證了模糊預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法的控制性能。
　　 (4)過程受到工況變化、設(shè)備、催化劑等變化而使原始模型與當(dāng)前對(duì)象產(chǎn)生較大偏差，這對(duì)基于模型的控制器的性能產(chǎn)生較大影響，甚至引起整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，本文在第五章中，