广义预测控制算法及wiener模型研究与仿真

论文摘要

七十年代兴起的预测控制算法,经历了近三十年的发展后,不仅在理论上取得了突飞猛进的进展,而且在实际应用中也取得了良好效果,其强大的生命力受到控制界的极大关注,已经成为过程控制的典范。广义预测控制(Generalized Predictive Control)是1987年提出的一种新型计算机控制方法,是预测控制中典型的控制算法之一。从一出现开始就受到了控制界的极大关注,成为研究领域最具发展潜力预测控制算法。但由于其矩阵的计算量大,特别是多变量系统,计算量更大,并且无法兼顾跟踪的快速性和超调,因此,很不适合工业过程中一些要求快速性高,实时性强的系统。因此改进广义预测控制算法成为热点课题。本文主要的研究内容如下:1、针对基本的广义预测控制算法计算量大,且不能兼顾快速性和超调,结合许多学者在这方面的文献,研究了一种的广义预测控制快速算法。2、鉴于广义预测控制跟踪速度慢,运用预测函数中的参考轨迹,并对轨迹中的参数进行拟合,提出了一种参考轨迹自校正的广义预测控制策略。3、研究了一种基于wiener模型非线性广义预测控制算法。主要研究了一种基于两步法的滚动优化策略,对于不能求得实根的非线性偶次方程,提出了一种新的近似方法。本文取得的成果如下:1、研究的广义预测控制快速算法,大大减小了算法的计算量,并能很好的兼顾超调和快速性,给后面的研究学者做了很好的理论准备。2、提出的参考轨迹自校正策略使系统响应能够沿着期望的轨迹前进,并在指定的时间到达期望的设定值。3、提出的新的近似方法解决了非线性偶次方程不能求得实根的问题,该方法已经能很好的接近直接求法的控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 预测控制的产生与发展概况
• 1.1.1 预测控制的产生背景
• 1.1.2 预测控制最新算法综述
• 1.1.3 广义预测控制的发展状况
• 1.2 预测控制的应用
• 1.3 预测控制的发展方向
• 1.4 选题的目的和意义
• 1.5 论文的主要工作及结构安排
• 第二章 预测控制的基本知识
• 2.1 广义预测控制基本原理
• 2.1.1 预测模型
• 2.1.2 丢番图方程的递推求解
• 2.1.3 滚动优化
• 2.1.4 控制器的参数设计
• 2.1.5 仿真研究
• 2.1.6 广义预测控制的局限性
• 2.2 参考轨迹自校正的广义预测控制
• 2.3 非线性预测控制
• 2.3.1 非线性预测控制的模型
• 2.3.2 非线性系统辨识
• 2.3.3 非线性系统预测控制的基本思想
• 2.3.4 Wiener 模型及其表示
• 2.3.5 预测控制律的计算
• 2.3.6 输出预测
• 第三章 广义预测控制快速算法研究
• 3.1 研究背景
• 3.2 广义预测控制基本算法
• 3.3 广义预测的快速算法
• 3.4 仿真研究
• 3.4.1 仿真对象1
• 3.4.2 仿真对象2
• 3.5 本章小节
• 第四章 参考轨迹自校正的广义预测算法
• 4.1 研究背景
• 4.2 模型描述
• 4.3 改正的参考轨迹
• 4.4 参考轨迹自校正的GPC 算法
• 4.5 仿真研究
• 4.5.1 单变量系统仿真
• 4.5.2 多变量系统仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于wiener模型的非线性预测控制研究
• 5.1 研究背景
• 5.2 Wiener 模型简介
• 5.3 基于两步法的wiener 模型预测控制
• 5.3.1 近似方法1
• 5.3.2 改进近似方法2
• 5.4 误差分析
• 5.5 仿真对象
• 5.5.1 仿真对象1
• 5.5.2 仿真对象2
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 详细摘要