广义预测控制在典型过程控制系统中的应用研究

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1、邊寧辦故未榮ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａ打ｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ顿±等恆巧交＇－１ＴＨＥＳ＇ＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥＥＩ■＾ｗｗ＃．广义预测控制在典型过程控制系统中的应用研究作者姓名：张宗龙；指导教师‘：张勇教授ｉ专业领域：控制工程答辩日期；２０１６年６月４日．分类TP13密级UDC号单位代码10146学号142085210201硕士学位论文广义预测控制在典型过程控制

2、系统中的应用研究研究生姓名：张宗龙指导教师：张勇教授工作单位：辽宁科技大学指导教师：马成家教授工作单位：鞍山市权晟电子电力论文提交日期：2016年6月1日答辩日期：2016年6月4日学位授予日期：授予单位：辽宁科技大学论文评阅人：张勇教授工作单位：辽宁科技大学论文评阅人：高林章教授工作单位：鞍钢集团矿业公司答辩委员会主席：薛定宇教授工作单位：东北大学TheresearchofGeneralizedPredictiveControlappliedintypicalprocesscontrolsystem

3、sAthesisSubmittedtoUniversityofScienceandTechnologyLiaoningbyZhangZonglong(MajoringinControlEngineering)Supervisor:Prof.ZhangYongAssociate:Prof.June4,2016独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研。究成果尽我所知，除了文中特别加ＵＵ示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为

4、获得迂宁科技大学或其它教育机构一的学位或证书而使用过的材料，与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期；＞４年月／日＾关于论文使用授权的说明本人完全了解迁宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可公布论文的全部或部分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。＂＂不保密口（请在Ｗ上方框内打Ｖ）

5、论文作者签名ｉ：曰期：厶ｔ年細ｆ曰］指导教师签名：—！＿日期：年£月日班Ｉ中文摘要中文摘要本文是针对过程控制典型的特性做出研究，这将对于不断发展的复杂工业过程控制具有深远意义，工业过程控制范围涉及到石油、化工、冶金等国民经济的诸多领域。众所周知，过程控制一直是工业控制发展的重点研究对象，其被控对象多样性，包括温度、流量、压力、成分等，对于不同的被控对象需要不同的控制策略，此外，系统的非线性、时滞性以及不确定性等因素增加了建模过程的困难性，即使在经过线性化处理后能够得到近似的数学模型，但是

6、这与传统控制策略严重依赖模型精度的状况相矛盾，且目前工业控制系统正在向大型化、集成化发展进一步导致这种矛盾性日益加剧。本文将以THJ-3高级过程控制系统装置为平台，以典型非线性高阶三容水箱控制、锅炉滞后耦合系统为被控对象进行广义预测控制(GPC)算法研究。在此之前首先给出广义预测控制预测模型、滚动优化、反馈校正的基本原理，以及相关参数设计对于系统控制产生的影响，并给出相关的参数变化的仿真结果。在三容水箱控制系统中提出基于T-S模糊模型的广义预测控制算法，该算法以T-S模糊模型为预测模型，不断在线滚动优

7、化，并根据实时测量信息不断进行反馈校正，以减小因模型误差导致的控制性能下降的影响。在T-S模型辨识中分别采用基于减法聚类的模糊C-均值聚类算法(SFCM)辨识模型前件参数，采用正交最小二乘法(OLS)改进模型后件辨识，以减少参数辨识的计算量，有效获取T-S模糊模型。最后结合广义预测控制的优点形成有效的控制策略，并与基于数学模型的广义预测控制相比较，仿真表明基于T-S模糊模型算法的优异性。在锅炉耦合系统控制中提出广义预测前馈解耦算法，在此之前要消除多变量时滞系统的死区时延对于控制系统的不良影响，运用Sm

8、ith预估控制策略引入状态变量反馈补偿环节，消除特征方程中含有的滞后特性。Smith预估器的设计只与被控对象传递函数和反馈通道传递函数有关，并不会影响解耦控制器的设计。最后结合前馈解耦结构和对角矩阵解耦理论给出广义预测解耦算法，并在此基础上做出相应的改进。仿真表明广义预测解耦控制策略能够获得令人满意的解耦控制效果。关键词：广义预测；T-S模糊模型；减法模糊C-均值聚类算法；Smith预估器；广义预测前馈解耦；iiABSTRACTABSTRACTThisa