分布式可重构预测控制系统设计与综合
发布时间：2021-07-22 06:01
分布式系统广泛存在于现代工业的各个领域,包括石油化工、生产制造、交通运输、航空航天等,它具有系统结构灵活、计算负载低、易于安装维护、支持信息共享与远程通信等优点,在学术界与工业界受到了人们的青睐。分布式模型预测控制作为解决大规模复杂分布式系统优化控制问题的关键方法,可有效处理多变量、多约束优化控制问题,成为分布式控制系统领域研究的重点。在实际大规模复杂系统的生产过程中,受外部环境及生产条件的影响,例如,用户需求变化、生产任务调整、生产原材料种类变化、生产工艺改进等,分布式系统的物理结构可能发生变化,一类分布式可重构预测控制系统因此出现。结合不同应用场景下分布式系统的控制任务与设计要求,研究如何在系统结构动态变化的情况下对全局系统进行控制结构及预测控制器优化设计,对于满足不同的重构结构需求,实现重构拓扑结构下可靠的分布式系统功能具有重要意义。从控制成本和控制性能两方面考虑,保证全局系统结构可控的最小输入设计是分布式预测控制系统控制结构选择的一个重要依据。然而,受系统拓扑结构动态变化的影响,重构结构下分布式系统可能不再满足全局结构可控或控制成本最低的要求,给分布式可重构系统的控制结构设计带...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号对照表
缩略词对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 分布式系统概述
1.3 分布式预测控制系统控制结构设计
1.3.1 结构可控性与最小输入设计
1.3.2 分布式可重构系统的最小输入设计
1.4 分布式预测控制理论方法
1.5 分布式可重构系统有待解决的问题
1.6 本文的主要内容
第二章 分布式系统保证结构可控的最小输入设计
2.1 引言
2.2 问题描述
2.3 系统的图形化描述及图论相关术语
2.4 分布式系统的最小输入设计方法
2.4.1 局部子系统结构的图形化描述
2.4.2 确定全局非置顶强连接组分
2.4.3 确定分布式系统的最小输入设计
2.5 算法复杂度的分析与比较
2.6 仿真算例
2.7 本章小结
第三章 分布式可重构系统的最小输入分配
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 情况1:最小输入选择问题
3.2.2 情况2:最小附加输入问题
3.3 最小输入分配问题的最优解描述及算法设计
3.3.1 最小输入选择问题的最优解描述
3.3.2 最小附加输入问题的最优解描述
3.3.3 最小输入分配问题的求解算法
3.4 算法复杂度分析
3.5 仿真算例
3.5.1 最小输入选择的算例验证
3.5.2 最小附加输入的算例验证
3.6 本章小结
第四章 基于最小输入分配的可重构DMPC设计
4.1 引言
4.2 系统描述
4.3 分布式可重构系统的DMPC设计
4.3.1 最小输入分配下的重构系统描述
4.3.2 基于最小输入分配的分布式重构控制策略
4.3.3 局部子系统的可重构预测控制器设计
4.4 分布式最优重构控制律的高效求解
4.5 仿真算例
4.6 本章小结
第五章 具有可行性保证的可重构邻域协同DMPC设计
5.1 引言
5.2 在线可行过渡过程的建立
5.3 分布式可重构系统的邻域协同DMPC设计
5.3.1 基于邻域优化的分布式重构控制策略
5.3.2 分布式可重构系统的邻域协同控制器设计
5.3.3 全局重构结构系统的稳定性分析
5.3.4 可重构控制器的分布式参数设计
5.4 仿真算例
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]On the structural controllability of distributed systems with local structure changes[J]. Jianbin MU,Shaoyuan LI,Jing WU. Science China（Information Sciences）. 2018(05)
[2]复杂网络的可控性及算法[J]. 尹红丽,纪志坚,张嗣瀛. 系统科学与数学. 2015(11)
[3]网络信息模式下分布式系统协调预测控制[J]. 郑毅,李少远. 自动化学报. 2013(11)
[4]大系统控制论与复杂网络——探索与思考[J]. 席裕庚. 自动化学报. 2013(11)
[5]非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾[J]. 何德峰,丁宝苍,于树友. 控制理论与应用. 2013(03)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]多智能体系统可控性的图论刻画[J]. 张安慧,张世杰,陈健,郭海波,孔宪仁,王峰. 控制与决策. 2011(11)
[8]工业过程系统的预测控制[J]. 李少远. 控制工程. 2010(04)
[9]具有状态预测器的多智能体系统一致性研究[J]. 席裕庚,黄维,李晓丽. 控制与决策. 2010(05)
[10]基于神经网络与多模型的非线性自适应广义预测控制[J]. 石宇静,柴天佑. 自动化学报. 2007(05)
本文编号：3296589
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号对照表
缩略词对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 分布式系统概述
1.3 分布式预测控制系统控制结构设计
1.3.1 结构可控性与最小输入设计
1.3.2 分布式可重构系统的最小输入设计
1.4 分布式预测控制理论方法
1.5 分布式可重构系统有待解决的问题
1.6 本文的主要内容
第二章 分布式系统保证结构可控的最小输入设计
2.1 引言
2.2 问题描述
2.3 系统的图形化描述及图论相关术语
2.4 分布式系统的最小输入设计方法
2.4.1 局部子系统结构的图形化描述
2.4.2 确定全局非置顶强连接组分
2.4.3 确定分布式系统的最小输入设计
2.5 算法复杂度的分析与比较
2.6 仿真算例
2.7 本章小结
第三章 分布式可重构系统的最小输入分配
3.1 引言
3.2 问题描述
3.2.1 情况1:最小输入选择问题
3.2.2 情况2:最小附加输入问题
3.3 最小输入分配问题的最优解描述及算法设计
3.3.1 最小输入选择问题的最优解描述
3.3.2 最小附加输入问题的最优解描述
3.3.3 最小输入分配问题的求解算法
3.4 算法复杂度分析
3.5 仿真算例
3.5.1 最小输入选择的算例验证
3.5.2 最小附加输入的算例验证
3.6 本章小结
第四章 基于最小输入分配的可重构DMPC设计
4.1 引言
4.2 系统描述
4.3 分布式可重构系统的DMPC设计
4.3.1 最小输入分配下的重构系统描述
4.3.2 基于最小输入分配的分布式重构控制策略
4.3.3 局部子系统的可重构预测控制器设计
4.4 分布式最优重构控制律的高效求解
4.5 仿真算例
4.6 本章小结
第五章 具有可行性保证的可重构邻域协同DMPC设计
5.1 引言
5.2 在线可行过渡过程的建立
5.3 分布式可重构系统的邻域协同DMPC设计
5.3.1 基于邻域优化的分布式重构控制策略
5.3.2 分布式可重构系统的邻域协同控制器设计
5.3.3 全局重构结构系统的稳定性分析
5.3.4 可重构控制器的分布式参数设计
5.4 仿真算例
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]On the structural controllability of distributed systems with local structure changes[J]. Jianbin MU,Shaoyuan LI,Jing WU. Science China（Information Sciences）. 2018(05)
[2]复杂网络的可控性及算法[J]. 尹红丽,纪志坚,张嗣瀛. 系统科学与数学. 2015(11)
[3]网络信息模式下分布式系统协调预测控制[J]. 郑毅,李少远. 自动化学报. 2013(11)
[4]大系统控制论与复杂网络——探索与思考[J]. 席裕庚. 自动化学报. 2013(11)
[5]非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾[J]. 何德峰,丁宝苍,于树友. 控制理论与应用. 2013(03)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]多智能体系统可控性的图论刻画[J]. 张安慧,张世杰,陈健,郭海波,孔宪仁,王峰. 控制与决策. 2011(11)
[8]工业过程系统的预测控制[J]. 李少远. 控制工程. 2010(04)
[9]具有状态预测器的多智能体系统一致性研究[J]. 席裕庚,黄维,李晓丽. 控制与决策. 2010(05)
[10]基于神经网络与多模型的非线性自适应广义预测控制[J]. 石宇静,柴天佑. 自动化学报. 2007(05)
本文编号：3296589
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3296589.html
