预测控制新型优化策略的研究及分析

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1、●预测控制新型优化策略的研究及分析’摘要本文从方法论的角度对预测控制的优化方法和优化策略进行了深入的研究，提出了基于纳什最优和一步时延信息模式下的分布式预测控制优化策略，并对算法的性能进行了分析；对一类可满足分散可控伴随型结构条件的非线性多变量系统提出了具有稳定性保证的分布式预测控制算法；提出了对优化变量进行集结的集结优化策略和两种不同的集结方法；提出了一种带有优先级的多目标模糊满意预测优化策略以及两种不同的满意决策方法。／本文的主要工作及创新成果如下：1)＼分析了预测控制滚动优化的特点及其在线计算

2、问题，剖析了引起预测控制在线计算复杂性的原因，总结了提高预测控制滚动优化效率的几种有效思路。针对大规模多变量预测控制系统，提出了基于纳什最优的分布式预测控制优化策略，为了进一步降低在线求解的计算量和通信代价，又提出了一步时延信息模式下的分布式预测控制优化策略。2)对所提出的分布式预测控制算法的性能进行了深入的分析，讨论了算法的收敛性、分布式系统的名义稳定性，分析了分布式求解与集中求解两者在性能上的偏差以及当发生结构扰动局部通信中断时系统的性能变化等。3)扩展了可控伴随型的概念，定义了分布式系统分散可

3、控伴随型的结构条件，并对一类满足该结构条件的非线性系统进行了分布式预测控制算法设计。利用稳定状态压缩约束，提出了具有稳定性保证的非线性分布式预测控制算法，同时对算法的稳定性和可行性进行了分析。4)为了提高预测控制的在线优化效率，提出了一种对优化变量进行集结的滚动优化策略，为多种预测控制算法建立了统一的表述框架，说明了包括预测函数控制在内的现有多种典型优化策略都可以归入到此框架中，并给出了相应的集结表述。5)在集结优化框架下，又提出了两种新的行之有效的集结优化方法：一种是具有输入幅值衰减形式的集结优化

4、方法，并讨论了在该集结方式下系统的稳定性，给出了名义稳定性定理，从而为稳定算法的设计提供了理论保证。另一’国家自然科学基金资助项目(批准号：69934020)11种是基于状态反馈的仿射集结算法，在选择一定数目控制自由度的同时，对其余的优化变量利用状态反馈进行了集结，并具体推导了具有一个自由集结变量时的仿射集结算法。6)针对复杂系统性能指标要求的综合性，研究了满意预测控制策略，详细分析了基于理性原则的满意控制，推导了满意集的若干重要属性，并将其与滚动时域结合，设计了一种基于理性原则的满意预测控制器，通

5、过仿真比较了其与标准预测控制的关系。7)针对带有优先级的有约束多目标多变量系统，在滚动时域框架下提出了一种多目标模糊满意预测控制优化方法，并根据各目标的优先级和满意情况，提出了两种不同的满意决策方法：即平均满意度决策和对角满意度决策，通过与基于最优原理的标准预测控制算法的仿真比较，验证了满意预测控制策略的有效性，最后对满意预测控制的可行性进行了分析。、，本论文得到了国家自然科学基金(69934020)项目的资助。，关键词：多变量系统，分布式预测控制，纳什优化，一步时延信息模式，分散可控伴随型，集结优

6、化，满意预测控制●●STUDYANDANALYSISONNEWOPTIMIZATIONSTRATEGYoFPREDICTIVECONTROL+ABSTRACT11】nlisdissertation．somelleWoptimizationstrategiesofmodelpredictivecontrolrMPC)arestudiedfromtheperspectiveofmethodology．Tlledistributedmodelpredictivecontrol(DMPC)optimizat

7、ionstrategiesbasedonNashoptimalityandtheone—step．delayinformationpatternareproposed，andsomeperformancesofthesedistilbutedstrategiesareanalyzed．Foraclassofnonlinearmultivariablesystemsthatsatisfythedecentralizedcontrollablecompanionformstructuralconditi

8、on，adistributedpredictivecontrolscheme、树thguranteedstabilityisdesigned．AnaggregationoptimizationframeworkisputforwordandtWOeffectiveaggregationmethodsarethenproposedunderthisframework．Formulti-objectivesystems淅t11pric—ty,afuzzysailsfact