非线性系统的广义预测控制技术及应用研究

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1、石油人学(华东)顺L论文摘要在实际的工业生产过程中，被控对象都带有一定的非线性，大多数具有弱非线性的对象都可以用线性化模型近似，而对具有强非线性的系统则一直是研究界的热点和难点，将预测控制对线性系统的良好控制作用推广到非线性系统，是预测控制研究的方向之～。其中，HamlTlerstein模型可以用来近似动态过程变化不大，静态过程呈非线性变化的非线性系统。本文主要研究了基于Hammerstein模型的广义预测控制技术，并对其在实际生产中的一类非线性系统进行仿真研究：研究了与J1‘义预测控制相结合的预测PID方法如何应用于

2、非线性系统。本论文的内容主要有以下几方面：首先，对基于Hammerstein模型的广义预测控制算法进行了研究，针对如何建立模型中非线性部分的函数关系这个难点，提出了改进的算法，在性能指标控制项中取控制量的最高次项，从而直接推导出控制律的隐式表达式。由仿真试验包括模型失配的仿真研究表明，基于Hammerstein模型的广义预测控制具有良好的控制性能。其次，针对绝大多数工业过程采用的常规PID控制存在局限性的问题，提出了用预测控制整定PID参数的预测P1D方法，并通过结合性能指标的稳态误差加权对这一方法进行了优化。在连续搅

3、拌反应釜(CSTR)上的仿真试验说明这种算法是有效的、可行的。然后，在一类典型非线性系统——连续搅拌釜式反应器(CSTR)、DH值中和过程和催化裂化装置反应一再生部分(FCCU)的提升管反应器三个实际工业过程上，通过分析系统的动态、静态特性，运用经验法、辨识法及曲线拟和建立各个过程的Hammerstein模型，运用本文的研究结果，对以上过程进行了综合仿真研究。本论文的研究结果较好的解决了一类非线性系统的控制问题，对实际的工业生产具有一定的指导意义。关键词：广义预测控制Hammerstein模型非线性系统预测PID45油

4、人学(毕东)埘!I。论文TheSimulationsandG}eneralizedPredictiveControlofNonlinearProcessInindustrialprocessthenatureofalmostallprocessesisnonlinear．FormostoftheseprocesseslinearizationapproachesareacceptableandsuccessfultosolvenonlinearityproblemsHowever，thehighlynonlinearp

5、rocesshasreceivedconsiderableattentioninPredictiveControlfield，MuchefforthasbeenmadetoextendPredictiveContr01tononlinearsystems．TheHammersteinmodeliscomposedofalineardynamicelementinserieswithanonlinearstaticpolynomialattractivelyindescribingaclassofnonlinearsys

6、tem．ThepaperismainlyconcernedwiththestudyofGeneralizedPredictiveControltechniquebasedonHammersteinmodel．APredictivePIDapproachisalsoproposed．Firstly，theGPCalgorithmbasedonHammersteinmodelisstudied．Amodifiedalgorithmisproposedforderivingnonlinearelementbyselectio

7、nofthecubetermincostfunction．Thecontrollawcanbedirectlyattained．SimulationstudiesindicatethatGPCbasedonHammersteinmodelhasbettercontrolperformances．Then，aPredictivePIDapproachispresentedforovercomingthedrawbackofgeneralPIDcontr01．Byintroducingaweighingsteady—sta

8、teerrortermintothecostfunctiontheoutputperformanceoftheprocessescontrolledbyPredictivePIDapproachbecomesfast．SimulationsofCSTRreactorshowitsvalidityandfeasibility．Fin