基于粒子滤波的一类复杂工业过程智能控制方法研究

摘要

随着社会的不断地发展，智能控制方法在石油、化工、制药、冶金、电力等这一类复杂工业领域中发挥了重大作用，但是，这一类复杂工业过程中常常存在着非线性、非高斯、大滞后和不确定性等特点。由于模糊控制、神经网络控制和专家系统等传统的智能控制方法，往往需要依赖专家信息和人工经验完成其系统建模和优化过程，调试过程相对漫长，一旦更换控制变量，就需要重新设计控制方法，使得这些控制算法在一类复杂工业过程中的普遍适用性受到很大制约，以致传统的智能控制方法在鲁棒性和控制精度上达不到相应的工业要求。
　　联合制碱过程是一类典型的具有时变、大滞后、非高斯非线性等特征的复杂系统，为此，本文选取联合制碱复杂工业过程为研究对象。为了克服传统智能控制方法在非线性、非高斯系统上出现的收敛速度慢、控制精度不高等缺陷，提出了一种在处理非高斯、非线性时变系统的状态估计和预测控制方面具有独特优势的粒子滤波算法，对联合制碱工业过程进行优化控制。并针对粒子滤波算法存在粒子匮乏以及在初始状态未知的情况下需要大量粒子等问题，利用粒子群优化算法对粒子滤波算法进行优化，实现对一类复杂工业过程的有界控制。
　　以联合制碱过程纯碱产品的结晶粒径为研究背景，利用改进的RBF神经网络构建被控对象的参考模型，再根据最小方差原则，对复杂工业过程的控制做出质量指标评价，以起到对工业生产过程有效监督作用，并及时发现问题，再利用粒子滤波算法估计出影响控制质量指标变化的原因，为解决问题提供理论指导依据;然后根据控制质量指标变化，利用提出自适应粒子数的改进方法，使得控制方法得到改进和完善，为一类复杂工业过程智能控制提供一条有效的研究途径。同时，进一步提高产品产量和质量，提高经济效益和市场竞争力。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展状况

1．3 本课题研究内容及期望目标

第2章 联合制碱

2．1 联合制碱的发展历程

2．2 制碱工业在我国的发展现状

2．3 新型变换气联合制碱过程原理

2．3．1 新型变换气联合制碱过程中的碳化过程

2．3．2 新型变换气联合制碱过程中的煅烧过程

2．4 本章小结

第3章 基于粒子滤波算法的系统状态估计与预测

3．1 基本滤波算法的特点与发展

3．2 粒子滤波算法及其原理

3．3 改进的粒子滤波算法

3．4 状态估计预测仿真实验

3．5 本章小结

第4章 复杂工业过程的控制质量评价

4．1 径向基神经网络原理

4．1．1 径向基神经网络的数学模型及特点

4．1．2 改进型径向基神经网络

4．1．3 实验仿真

4．2 基于最小方差的控制质量评价方法

4．2．1 控制质量评价方法技术

4．2．2 基于最小方差的控制质量评价方法

4．2．3 控制质量评价指标影响因素估计

4．2．3 实验仿真

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢