基于椭圆概率集的随机系统预测控制器设计

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2、取得的成。果。对本文的研究做出重要贡献的个人巧集体，巧已在文中明确方式标明除文中已经注明引用的内容外。本人完全意识，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名碟年啼指导教师签名；重＾來０！（年玄月玉非《年ｔ月诗河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关１部口或机构送交论文的复巧件和电子版Ｉ允许论文被查阅和借阅。本人搜权河北科技大学可＾＾将本保学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可臥采用影印

3、、缩印或扫描等复制手段存和汇编本学位论文□保。密本学位论文，在＿年解密后适用本授权书。属于，＾俱密＂。（请在科上方框内打叫）学位论—■？文作者签名；指导教师签名：廉鮮请ｊ託巧＂■／《年Ｓ月為曰自年１月２巧ClassifiedIndex：TP273SecrecyRate：PublicizedUDC：621UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeTheDesignofModelPredictiveC

4、ontrollerforStochasticSystemsBasedonEllipticProbabilitySetsCandidate：LiangHuaqingSupervisor:Prof.ZhangDongwenEnterpriseSupervisor：ShenZhiyongAcademicDegreeApppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringEmployer：SchoolofElectricalEngineeringDateofOralExamination:May,2016摘要摘要模型

5、预测控制(MPC)是一类利用模型预测被控对象未来行为的计算机优化算法，在复杂工业过程控制优化方面有着广泛应用。随机系统是一类不确定系统，也可称为概率系统，其不确定性满足特定的统计概率。随机系统模型可以描述许多领域的动态系统，如随机网络控制系统、导航系统和股票的随机波动因素。随机系统的预测控制方法研究越来越受到关注，因此研究随机系统的预测控制有较好的理论价值和实践意义。本文针对带不确定性的随机系统，在基于椭圆概率集的基础上，研究了基于状态反馈的预测控制问题。本文研究的主要内容如下：1)针对具有Markov跳变特点的一类离散时间随机系统，考虑了系统输入具有多个不同概率软约束的

6、预测控制问题。基于多层概率集思想，求解无穷时域的优化问题，得到了每个采样周期内状态反馈控制器存在的充分条件和显示表达式，给出了该类系统在线预测控制算法，使系统状态在多步反馈律的控制下，以不同的概率进入椭圆不变集，保证了系统的稳定性且使要求的性能指标上界最小。2)针对具有凸多面体不确定性的离散时间随机系统，在有限时间范围内，通过引入自由变量，利用增广自治预测模型，基于多层概率集求解优化问题，得到了每个采样周期内状态反馈控制器存在的充分条件，给出了该类系统在线鲁棒预测控制算法，使系统状态以不同的概率进入椭圆不变集，从而使被控系统渐近稳定且满足要求的性能指标。3)针对状态不完全

7、可测的一类离散时间随机系统，离线求解得到状态估计器，应用基于状态估计的方法，将状态估计误差约束在指定的椭圆集内，同时将系统的状态约束在一个椭圆不变集内，在线求解无穷时域的优化问题，得到每个采样周期内基于状态估计的反馈控制器存在的充分条件及预测控制算法，使系统状态以不同的概率进入椭圆不变集，使得被控系统渐近稳定且满足指定的性能指标。关键词模型预测控制；随机系统；椭圆概率集；概率约束；状态反馈IAbstractAbstractModelpredictivecontrol(MPC)isacomputeroptimizationalg