基于隐式广义预测控制算法的lng出口压力控制系统研究

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1、东华大学硕士学位论文基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统研究专业名称：控制科学与工程作者姓名：曹振杰指导教师：方建安学校代码：10255学号：2131132基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统研究OnResearchofLNGExportPressureControlSystemBasedonImplicitGeneralizedPredictiveControlalgorithm学院：信息科学与技术学院专业：控制科学与工程姓名：曹振杰导师：方建安教授2016年1月

2、基于隐式广义预测控制算法的ｌｎｇ出口压力控制系统研巧；ｒ）－Ｓ东华大学学位论文原创性声明ＩＩｉ。，所呈交的学位｜本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风工作所取得的成果。除论文，独立进行研究，是本人在导师的指导下文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对由本人承担。所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果学位论文作者签名；娠圭曰期；年月／曰／ｆｒ－

3、１＞—．１諸主！基于隐式广义预测控制算法的ＬＮＧ出口压力控制系统研究东华大学学位论文版权使用授权书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部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。；。保密□，在年解密后适用本版权书本学位论文属于不保密学位论文作者签名：指导教师签名贫

4、ｉ良圭，曰期：如月曰曰親戶知月巧知／呼／ＩＪ基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统研究基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统研究摘要在现代工业和日常生活中LNG出口压力控制系统具有非常广泛的应用。伴随着工业的不断发展，人们对于LNG出口压力控制的要求也越来越高。然而，就工业现场的压力控制而言，是具有多变、复杂特点的过程，同时，在实际工业现场中，会有来自不同方面因素对LNG出口压力控制进行影响，再加上压力控制对象普遍具有非线性、大惯性、扰动因素多、大时滞等特点，这就会

5、对压力控制算法提出了更高的标准和要求。随着科技的发展，出现了越来越多的先进控制技术。由于它能够克服传统控制技术的不足，因此被广泛地应用到工业控制中。本文将LNG出口压力作为研究对象，通过对广义预测控制算法进行研究，在此基础上，引出了通过直接辨识控制律参数的方式，对算法进行计算，使得此控制算法的实时性更高、快速性更强，称之为隐式广义预测控制算法，并建立了基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制模型，通过MATLAB仿真对比了当前PID算法和隐式广义预测算法对于压力控制的效果，还建立了以STM32为下位机

6、的MCU的最小系统以及必要的外围电路设计，设计了压力采集电路、比例电磁I基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统研究阀驱动电路，同时利用C#和VisualStudio-2010设计了LNG出口压力控制上位机系统，方便了用户对于压力的显示和控制。论文的主要研究工作和创新点如下：1.隐式广义预测控制算法的分析和研究。本文针对一般的广义预测控制算法，需要重复对Diophantine方程进行在线推导、求解，同时也要多次对矩阵进行求逆运算，这样增加了计算量，同时也使计算变得复杂；假设对系统的原模型参数进行直

7、接辨识，同样需要重复对Diophantine方程进行在线推导、求解，若想算出控制律，必须对控制器的参数进行求解，这样也会对计算时间有所加长，系统控制的实时性也会有所降低，考虑到以上因素严重制约了广义预测控制算法的实际应用，因此本文介绍了直接辨识控制律参数E、G、S。而不用对Diophantine方程在线反复推理、求解，对于计算时间的减少具有明显的帮助，在此基础上发展了隐式广义预测控制算法。2.基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制系统建模和研究。由于LNG压力控制具有时变性、不确定性、大滞后性的特点

8、，不仅仅是控制对象的不确定性、时变性、大滞后性，同时还具有储罐容量大、较大波动的用气量、小时供气量不匀称性等特点，且在压力控制过程中，LNG会有状态的变化（液态转化为气态），因此现在用简单的PID算法已经无法达到控制的要求，利用隐式广义预测控制算法的CARIMA模型，以及将LNG压力控制抽象成一阶线性滞后环节，构建了基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制框图和隐式广义预测控制器。通过仿真发现隐式广义预测控制对于压力控制的