约束滚动时域预控制鲁棒问题研究.pdfVIP

哈尔滨理工大学工学硕士论文 约束滚动时域预测控制鲁棒问题研究 摘 要 预测控制是七汗一年代末产生和发展起来的一类新型计算机控制算 法。它的当前控制作用是在每一个采样瞬间通过求解一个有限时域开环 最优控制问题而获得。过程的当前状态作为最优控制问题的初始状态， 解得的最优控制序列只实施第一个控制作用.由于其控制性能良好、易 于实现、鲁棒性好、能方便地处理输入输出约束等优点在各个领域，特 别是复杂的化工过程控制中得到了广泛应用。本文在系统地回顾了预测 控制的发展历史以及稳定性和鲁棒性的研究状况的基础上，对约束滚动 时域预测控制的鲁棒控制问题进行了研究。主要内容包括: 1.对预测控制的三个基本特点 (预测模型、滚动优化、反馈校正) 进行了分析，利用Lyapunov方法建立了预测控制闭环稳定的基本条件。 2.利用Lyapunov方法及性能指标值关于状态量的泰勒展开，研究了 终端等式约束预测控制系统的鲁棒稳定性。分析了一类线性预测控制系 统在参数摄动时的鲁棒稳定性，给出了闭环系统鲁棒稳定的充分条件及 其鲁棒稳定的上界;分析了一类非线性预测控制系统在控制器受扰时的 鲁棒稳定域。 3.研究了终端不等式约束预测控制系统的鲁棒控制问题。终端不等 式的引入使系统具有双模控制结构。给出了采用双模控制结构的非线性 预测控制系统鲁棒稳定的充分条件及相应的鲁棒双模滚动时域预测控制 算法。 关键词 预测控制;滚动时域;鲁棒性:终端约束 哈尔滨理工大学工学硕士论文 StudiesonRobustnessofConstrainedReceding HorizonPredictiveControl Abstract Predictivecontrolisaclassofdigitalcontrolalgorithmsdevelopedin thelate1970s.Itscurrentcontrolactionisobtainedbysolving,ateach samplinginstant,afinitehorizonopen一loopoptimalcontrolproblem, usingthecurrentstateoftheplantasinitialstate;theoptimizationyieldsan optimalcontrolsequenceandthefirstcontrolinthissequenceisappliedto theplant.Thepopularityofthesemethodsisduetothefactsthattheycan offergoodperformance,beunderstoodandformulatedeasily,robustnessto themodeluncertaintyandaccommodateinput/outputprocessconstraints. Becauseofallofthese,predictivecontrolstrategieshavebeenappliedin industrieswidely,especiallyincomplexchemicalprocesscontrol.The dissertationfirstgivesasystematicsummaryonthedevelopmentof PredictiveControlandthepresentresearchstateofstabilityandrobustness Basedonthis,theresearchisfocusedonrobustnessofconstrained receding horizonpredictivecontrolThemaincontentsofthisthesisarestated as follows: 1.ItanalyzedthethreecharacteristicsoftheMPC(modelforprediction, r