软约束激活情形下预测控制可控性分析

发布时间：2021-08-25 02:32

　　在常规过程控制中,控制系统应满足稳、准、快三个要求,在保证控制系统稳定的情况下,使得被控变量准确且快速地达到控制目标。相较于其他常规性控制策略,预测控制算法在改善控制稳定性和优化方面有很大进步。尤其是在处理系统变量有约束的控制问题时,约束预测控制算法（Constrained Model Predictive Control,CMPC）其自身特有的滚动优化算法能较好地解决带约束的优化问题,使系统达到约束作用下的最优解。在实际工业控制过程中,系统可行域由控制对象稳态时输入变量和输出变量的约束范围所确定,而系统期望值则根据系统工艺要求、经济效益、环保等多项需求综合计算得出,由工艺人员手动输入或者由MPC控制器直接计算给定。经过大量的实际控制和仿真算法研究,系统期望值往往需要取在可行域边界（约束边界）处。在约束边界,系统的部分输入变量和输出变量受限成为定值,无法参与控制。系统结构和自由度均发生变化,可行域大小也受到影响。可行域变化直接影响到控制可行性和稳定性。对于稳态模型而言,期望值位于可行域边界可能会对控制稳定性产生影响。而在控制的动态过程中,系统变量的运动可能会激活约束。约束限制了系统变量... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
    1.1 预测控制概述
        1.1.1 预测控制基础理论
        1.1.2 预测控制研究进展
    1.2 约束预测控制概述
        1.2.1 约束的定义
        1.2.2 约束预测控制算法及研究进展
        1.2.3 约束预测控制软约束调整策略
    1.3 有约束系统的可行域研究
    1.4 预测控制动态特性研究现状
    1.5 本章小结
第2章 约束预测控制动态响应分析及控制目标调整机制
    2.1 约束预测控制算法及其可行域描述
    2.2 预测控制动态响应原理及分析
        2.2.1 P步预测值对系统约束的影响分析
        2.2.2 动态约束对预测控制可行性的影响分析
    2.3 基于硬约束的预测控制目标调整机制
    2.4 目标调整后系统稳定性保证
    2.5 仿真与示例
    2.6 本章小结
第3章 软约束激活时预测控制系统结构分析及约束调整策略
    3.1 软约束激活时预测控制结构分析
        3.1.1 期望值位于硬约束边界上时系统结构变化
        3.1.2 期望值位于软约束边界上时系统结构变化
    3.2 软约束调整的可行性分析
        3.2.1 系统可行域及其约束调整对可行性的影响
        3.2.2 系统变量动态可达集对可行性的影响
    3.3 软约束激活时系统约束调整策略
    3.4 仿真与示例
    3.5 本章小结
第4章 结论
参考文献
附录A 在学期间研究成果
致谢



本文编号：3361207