约束非线性系统双模模型预测控制研究

发布时间：2017-11-20 10:05

  本文关键词：约束非线性系统双模模型预测控制研究

  更多相关文章： 非线性模型预测控制 约束控制 双模控制 多目标优化 聚合过程

【摘要】：非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)具有显式处理约束、多目标、多变量和非线性的能力,在学术界和工业界得到了广泛关注。NMPC采用滚动时域控制原理,不能保证闭环系统的稳定性。近二十年来,国内外相关学者对NMPC闭环稳定性进行了深入研究,提出了多种稳定化NMPC方法,其中一种非常重要的方法是双模NMPC策略。传统双模NMPC策略的终端域、终端函数和局部控制律相互耦合,NMPC设计复杂且保守性大。因此,针对约束非线性系统,研究新型双模模型预测控制理论对发展NMPC技术具有重要的理论意义。在总结现有NMPC稳定性研究成果的基础上,本文运用控制Lyapunov函数技术和多目标优化方法,研究约束非线性系统的双模NMPC策略和多目标双模NMPC策略,建立保证NMPC闭环系统稳定的充分性条件。本文主要研究工作与创新点如下:(1)对约束非线性系统,提出了一种稳定化双模NMPC策略。采用局部控制Lyapunov函数构造带可调参数的控制律,通过调整控制律参数设计终端不变集,进而增大终端域和闭环系统吸引域。与传统双模NMPC策略的对比研究,验证了本文结果的优越性。(2)对多目标优化非线性系统,提出了一种稳定化多目标双模跟踪NMPC策略。针对多目标函数的冲突性,采用多目标理想点概念设计多目标函数的折衷点。应用上述双模NMPC策略,通过在线逼近理想点设计,建立多目标双模跟踪NMPC算法,并建立关于多目标折衷点的闭环系统渐近稳定性结果。与传统多目标跟踪NMPC方法的比较研究,验证了本文结果的优越性。(3)考虑聚合反应过程的多目标优化控制问题,应用双模预测控制策略,设计了多目标NMPC控制器。通过在经济性能最优操作点线性化聚合过程的非线性模型,求解聚合过程的控制Lyapunov函数,进而应用所提出的双模NMPC策略,设计聚合过程多目标NMPC控制器,通过仿真研究验证了结果的有效性。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O231.2

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本文编号：1206729