预测控制算法及其在混沌同步控制中的应用研究

论文摘要

预测控制通过在线求解一个有限时域开环最优控制问题来获得最优预测控制序列,并将当前时刻的控制作用于对象,在下一采样时刻基于新的状态或输出测量值重复上述过程。由于实际模型必然要受到输入输出值的限制,所以研究具有约束情况下的广义预测控制算法具有很重要的理论价值和实际意义。最近几十年,混沌同步在保密通信等领域显示出良好的应用前景,所以混沌控制系统的设计也是一个很有意义的研究课题。本文在阅读了大量参考文献的基础上,着重研究了广义预测控制算法、预测函数控制算法和离散混沌系统的预测控制与同步。首先,针对广义预测控制问题,提出了一种约束输入输出的隐式广义预测控制算法,在整个预测时域和控制时域,对控制信号的输入幅值,输入增量,输出幅值施加了约束,考虑了输入输出柔化系数,采用了隐式算法,从而使系统的性能得到明显的改善。其次,将预测函数控制与离散滑模控制相结合,提出了一种带终端滑模等式约束的具有稳定性的自适应预测函数控制算法,具有预测函数控制克服了其它模型预测控制可能出现规律不明的控制输入问题和滑模控制中滑动模态对干扰的不变性的优点,仿真结果验证了该方法的有效性。最后,将预测控制用于混沌控制与同步的研究中。利用带有终端滑模等式约束的自适应广义预测控制器,实现了Hénon混沌系统的追踪控制与同步。仿真结果表明,该算法具有良好的跟踪能力和抗干扰能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 预测控制的基本原理
• 1.3 广义预测控制的发展现状
• 1.4 预测函数控制的原理
• 1.5 滑模变结构控制的发展和应用
• 1.6 混沌科学的研究
• 1.7 论文研究的内容及结构
• 第2章 基础知识
• 2.1 引言
• 2.2 广义预测控制的基本形式
• 2.3 预测函数控制的基本形式
• 2.4 滑模变结构控制的基本问题
• 2.5 混沌的基本问题
• 2.6 本章小结
• 第3章 约束输入输出的隐式广义预测控制算法
• 3.1 引言
• 3.2 被控对象的数学模型
• 3.3 约束输入输出的隐式广义预测控制算法
• 3.4 仿真研究
• 3.5 约束输入的广义预测控制算法的稳定性和稳定鲁棒性
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于滑模的自适应预测函数控制算法
• 4.1 引言
• 4.2 终端滑模等式约束的自适应预测函数控制算法
• 4.3 稳定性分析
• 4.4 仿真研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 混沌系统离散滑模自适应广义预测控制与同步
• 5.1 引言
• 5.2 折息法辨识的终端滑模等式约束的广义预测控制算法
• 5.3 混沌系统的滑模等式约束的自适应广义预测控制算法
• 5.4 仿真研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介