非線性預(yù)測控制研究及其仿真.pdf

1、預(yù)測控制是七十年代末產(chǎn)生并發(fā)展起來的一類新型計算機控制算法。因其控制性能良好、易于實現(xiàn)、魯棒性好等優(yōu)點，在工業(yè)過程控制中得到廣泛應(yīng)用。目前，雖然線性單變量系統(tǒng)的預(yù)測控制理論發(fā)展較為成熟，但對強非線性系統(tǒng)，線性預(yù)測控制方法已不能滿足要求，在此情況下就需要采用非線性預(yù)測控制方法。由于非線性預(yù)測控制自身的復(fù)雜性，無論是理論分析還是實際應(yīng)用都相當(dāng)困難，因此研究非線性預(yù)測控制方法，具有重要意義。本文針對工業(yè)過程的實際問題對非線性預(yù)測控制進行了較深

2、入的研究。 本文首先在廣義預(yù)測控制(GPC)基礎(chǔ)上，針對模型中隨機干擾項系數(shù)無法在線估計的問題，研究了一種引入濾波器的GPC，給出了具體的算法并通過仿真總結(jié)出濾波器的作用，并對GPC的參數(shù)選取進行了定性的理論分析，討論了主要參數(shù)的選取方法，使其更加完善。 其次，從非線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點出發(fā)，研究了兩種適合于非線性預(yù)測控制的滾動優(yōu)化方法，一種是兩步法，該方法采用Hammerstein模型，將非線性預(yù)測控制問題分解為線性模型

3、的動態(tài)優(yōu)化和非線性模型的靜態(tài)求根問題，第一步對線性子系統(tǒng)應(yīng)用GPC得到一個所期望的中間變量，第二步由中間變量通過求解非線性方程得到實際的控制量，對非線性方程無實根的情況，進行了兩種近似方法的探討。另一種是整體求解方法，該方法采用遺傳算法實現(xiàn)滾動優(yōu)化，直接對控制量編碼，將非線性部分納入性能指標(biāo)并以此為目標(biāo)函數(shù)，直接求控制律，算法中通過提高初始種群質(zhì)量來解決實時性問題。 最后，通過幾個典型實例的仿真，驗證了上述算法的可行性及提高控制