一种非线性系统的自适应无模型预测控制方法.pdf

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1、2014年第1期工业仪表与自动化装置·9·一种非线性系统的自适应无模型预测控制方法张洁，张广辉，苏成利(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：为了避免基于模型的控制方法在控制非线性系统时存在建模困难和模型失配的问题，提出一种非线性系统的自适应无模型预测控制方法。该方法首先将非线性系统转化为由一组伪偏导数描述的线性系统，然后利用一种改进的投影算法在线估计这组伪偏导数，得到被控系统的泛模型。根据得到的泛模型，推导出预测模型，在此基础上根据预测控制滚动的优化策略求解二次目标函数得出最优控制律。通过对CSTR过程进行仿真验证，结果表明该方法具有良

2、好的跟踪性能和较强的鲁棒性。关键词：非线性系统；投影算法；伪偏导数；泛模型；无模型预测控制中图分类号：TP13文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)01—0009—04Anadaptivemodel——freepredictivecontrolmethodofnonlinearsystemZHANGJie，ZHANGGuanghui，SUChengli(SchoolofInformationandControlEngineering，LiaoningShihuaUniversity，LiaoningFushun113001，China)Abstra

3、ct：Inordertoavoidmodelingdifficultiesandmodelmismatchproblemsofcontrolmethodbasedonmodelwhichcontrolthenonlinearsystem，anadaptivemodel—freepredictivecontrolalgorithmofnonlinearsysytemisproposed．Inthealgorithm，nonlinearsystemsareconvertedintolinearsystemswhicharedescribedbyaseriesofpse

4、udo-partial-derivatives．Thenanovelprojectalgorithmisusedtoestimatethepseudo—partial-derivatives，andthegeneralmodelofthecontrolledobjectisgiven．Bysol-vingquadraticobjectivefunctionthroughtherecedinghorizonoptimizationstrategy，theoptimizedcontrollawisobtained．SimulationresultofCSTRproce

5、ssshowsthattheproposedalgorithmisaneffectivestrat-egywithexcellenttrackingabilityandstrongrobustness．Keywords：nonlinearsystems；projectalgorithm；pseudo—partial-derivative；generalmodel；model—freepredictivecontrol而要想建立非线性系统的数学模型是非常困难的，0引言再者因受到各种外部信号的干扰，即使构建出数学传统PID控制器在使用时无需建立被控过程的模型，也可能存

6、在未建模动态问题，从而影响系统的数学模型，即可对被控系统进行操作，但是它只能处控制效果。因此，设计不依赖于被控制对象数学模理线性时不变系统。当前针对非线性、时变系统大型的控制器，成为控制领域的研究重点。无模型控多采用基于模型的控制方法，其中以模型预测控制制方法因仅利用控制系统的I／0数据设计控制器，(MPC)方法的研究最为广泛，它具有抗干扰性强，不依赖任何控制系统的模型信息，已经成为解决非鲁棒性好等优点，因此在工业过程控制中被大量的线性系统控制问题的一种有效方法。使用。然而MPC需要对被控对象建立准确的模型，目前已有很多学者相继提出了非线性系统的无模型控制方法。文

7、献[1]针对一类离散时间非线性收稿日期：2013—08—08系统提出了一种不依赖受控系统数学模型的学习自基金项目：辽宁省科技攻关项目(2011216011)；辽宁省高校创适应控制方法。文献[2]针对强干扰和大时滞系统新团队支持计划项目(2009T062、LT2010058)提出了无模型控制律的串级形式。文献[3]对无模作者简介：张洁(1986)，女，辽宁抚顺人，硕士生，从事模型预测型控制律的抗干扰能力以及收敛性进行了分析，给控制，工业过程的先进控制与优化等研究。·1O·工业仪表与自动化装置2014年第1期出了控制律收敛的必要条件以及影响收敛特性的因引理1：系统式(

8、1)满足假