控制理论与控制工程硕士论文-三种典型的无模型控制算法仿真比较研究

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1、北京交通大学硕士学位论文三种典型的无模型控制算法仿真比较研究姓名：郝建根申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：侯忠生20080501中文摘要摘要：毋庸置疑在传统的控制器设计方法中，被控对象的数学模型起着非常重要的作用。然而，想获得完全反映被控对象动态的数学模型，几乎是不可能的。基于无模型的控制技术仅需要系统的I／O数据就能设计控制器，因此无模型控制已经成为当前控制界研究的一个热点。本文以一般离散时间非线性系统和三容水箱液位控制系统为研究对象，仿真比较了无模型自适应控制方法(MFAC)、迭代反馈整定方法(IFT)和虚拟参考反馈整定方法(Ⅵ≈I呵)三种无模型控制方法的控制效

2、果。需要强调的是，液位是工业过程控制中的一个重要参数，液位控制系统具有滞后、参数时变、耦合、非线性等特性，三容水箱是较为典型的液位控制对象，工业上许多被控对象的整体或局部都可以抽象成三容水箱的数学模型，具有很强的代表性。本文的主要内容如下：·介绍无模型自适应控制方法、迭代反馈整定方法和虚拟反馈整定方法三种无模型控制理论的基本算法；·针对一般离散时间非线性系统对MFAC、IFT和VRFr做了仿真比较研究，定性和定量地研究了MFAC、VRFT和啦制效果及影响因素；·介绍了三容水箱的硬件组成，描述了液位控制系统的动态特性，给出了三容水箱液位控制系统的传递函数，将三种无模型控制理论的基本算法

3、应用到三容水箱系统液位控制系统中，仿真比较了三种无模型控制算法的优缺点。关键词：无模型自适应控制，迭代反馈整定，虚拟反馈整定，三容水箱分类号：TP273ABSTRACTABSTRACT：Itisnodoubtfulthatamathematicalmodelofaplantplaysacentralroleinthesynthesisofacontrolsystem．Itisalmostimpossibletoobtainacompletemodelthatreflectsthedynamicsofaplant．Model-freecontrolisanewcontrolmethod

4、，whichonlyneedssystemI／Odata．Becauseofthiskeypoint,model-freecontrolbecomesthehotspotofcontroltheoryresearchnowadays．Thispaperfocusesonthecomparisonstudiesofthreekindsofmodel—freealgorithmsforageneraldiscretetimenonlinearsystemandthree-tankliquid·levelcontrolsystem．Model-freecontroltechnologies

5、whichadoptedinthispaperaremodel-freeadaptivecontrol(MFAC)，iterativefeedbacktuningOFT)，andvirtualreferencefeedbacktuning(VRrO．Itneedstobeemphasizedthatliquid-levelisallimportantparameterinindustrialprocesscontrol，andliquid-levelcontrolsystempossesssomecharacteristicsvariousothersystems，suchaslar

6、ge—lag,time-varyingparameters，couplingandstrongnonlinear．Three-tankwatersystemisamoretypicalliquid—levelcontrolsystem，andmanyindustrialprocesscontrolsystemsCanbeabstractedasmathematicalmodelofthree—tanksystem．Themainworksofthispaperaresummarizedasthefollowingthreepoints．1．Introducingthebasicalg

7、orithmofthethreemodel-freecontroltechnologies,MFAC，I兀．andVRFT；2．Comparisonstudiesofthreekindsofmodel-freealgorithmsforagen．eraldiscretetimenonlinearsystemWasgiven，thecontrolperformanceandfactorswhichaffectthesystemperformancewerea