一类工业过程的预测函数控制算法及其鲁棒稳定性条件研究

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1、岁屠支煎博士学位论文DoCToRALDISSERTATl0N论文题目类王些丝壑塑理型堕塑丝制蔓些些墨——量整堕重性堑堡翌堑——学科专业麓型!堕。j控型!里作者姓名—兰彬指导教师堕里查教塑答辩R期—望167——学一天⋯重状态及输入滞后的MIMO系统的预测函数控制算法，基于最大模定理和矩阵谱半径性质给出控制系统保持鲁棒D稳定的条件。本文的主要创新和贡献包括如下内容：1．分析了预测控制算法中在线计算复杂性的问题，剖析了出现这种现象的原因，介绍了输入参数化以及解决计算复杂性问题的思路，引入集结概念提升控制系统的在线优化速度。2．针对预

2、测控制算法的计算复杂性问题j在给定SISO稳定系统不确定描述的基础上，提出了针对该对象的两类预测函数控制算法，并基于内模控制结构和Jury主系数定理给出了闭环控制系统鲁棒稳定的条件。3．针对带有一般性摄动的MIMO过程，利用状态反馈技术提出了针对该对象的预测函数控制算法。重点基于Lyapunov方法通过求解一二次不等式给出了控制系统的鲁棒稳定性条件，定义了鲁棒度的概念。其次利用纳什优化概念和分布式优化算法给出了MIMO系统的解耦预测函数控制算法。4。基于脉冲响应系数形式定义了SISO非自衡系统的不确定描述，提出了一种新的误差反

3、馈校正方法并设计了非自衡系统的预测函数控制算法，基于July主系数定理给出控制系统保持鲁棒稳定的条件及证明了控制系统可以零偏差方式跟踪给定值。5．为提升非线性预测控制系统的在线优化效率，在非线性系统控制中Ⅱ引入集结概念提升优化速度。首先针对SISO非线性对象，引入PPD概念，设计了非线性系统的自适应预测函数控制算法，给出控制系统稳定且跟踪给定值无偏差的证明，该算法只利用系统的输入输出数据，对系统模型要求低。文章也给出了控制器的参数整定公式及算法的具体设计步骤。其次提出针对MIMO双线性系统的预测函数控制算法．6．针对实际系统中

4、同时存在状态滞后及输入滞后控制对象难以控制．的情况，给出此类系统的预测函数控制算法设计，基于最大模定理和矩阵谱半径性质给出所设计控制系统鲁棒D稳定的条件，仿真实验验证了设计方法的有效性。本论文得到国家自然基金(60274031)项目的资助。关键词：预测函数控制，非自衡系统，集结，非线性，鲁棒D稳定，鲁棒稳定性条件，多变量系统IllPREDICTIVEFUNCTIONALCONTRoLALGORITHMFORACLASSOFTHECHEMICALPROCESSESANDTHEIRROBUSTSTABILITYCoNDl7ⅡoNS

5、ABSTRACTInthisdissertation，theproblemofhowtoreducetheonlinecomputercomplexityofthepredictivecontrolisdiscussed，andpredictivefunctionalcontrolalgorithmsareproposedforaclassofindustrialprocesses．Thetraditionalmodelpredictivecontrolalgorithmobtainedthecontrolinputbyopt

6、imizingtheperformanceindexwithoutconsideringthestructureofthemanipulatedvariables，whichmayresultinanunstablecontrolinput．PredictivefunctionalcontrolalgorithmUSeSstructuredfuturemanipulatedvariables，thatis，thefuturemanipulatedvariablesaleparameterizedbybasefunction,w

7、hichiscontributedtothesimplicityoftheonlineoptimizationandisappliedtothefastprocess'scontrolsuccessfully．Therefore，predictivefunctionalcontrolalgorithmisconsideredinthispaper．AtfLrSt，onthebasisofthestepresponsemodel，twopredictivefunctionalcontrolalgorithmsarepropose

8、dandthererobuststabilityconditionsalegiven．ThenforMIMOprocesses,apredictivecontrolalgorithmisproposedbasedORthestatefeedbacktechnique，thed