一类非线性系统的PID广义预测控制

摘要

广义预测控制算法已成功应用于各种工业控制系统中。目前，线性系统的广义预测控制，已日趋成熟，而非线性系统的预测控制，还没有较为系统且行之有效的研究方法。实际工业生产过程中，经典的PID控制方法仍占有主导地位，一定程度上阻碍了广义预测控制的工业应用，因此，本文融合PID技术与预测控制技术的各自特点，针对一类非线性系统，提出了一种PID广义预测控制算法，提高了系统的控制品质。
　　通过分析将非线性系统等价表示为具有时变系数的线性系统，将一类难以求解的非线性系统广义预测控制转化为可以用己有方法求解的线性系统广义预测控制。结合时变参数的在线估计算法，研究非线性系统直接广义预测控制算法。
　　基于以上非线性广义预测控制原理，在传统的广义预测算法的目标函数中引入PID控制，提出了一种PID广义预测控制(PIDGPC)算法，用正交多项式和具有遗忘因子的最小二乘法分别逼近、在线估计控制器的时变参数，设计了非线性系统PID直接广义预测控制器。
　　用Matlab/Simulink软件对所提算法进行了仿真研究，对仿真结果进行了分析，证明了算法的有效性。
　　利用正交多项式逼近时变参数，提高了参数辨识的有效性；采用直接控制算法，避免了Diophantine方程的递推求解，大大减小了计算量；引入PID，减少了调节时间，提高了运算速度，特别是大范围误差调节时，效果更明显。仿真结果表明该算法提高了跟踪速度和控制精度，优于传统的广义预测控制算法。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 选题意义

1.2 预测控制

1.3 本文的主要内容

第2章 广义预测控制

2.1 广义预测控制的基本原理

2.2 广义预测控制的基本算法

2.3 广义预测控制系统的分析

2.4 广义预测控制的直接算法

2.5 本章小结

第3章 一类非线性系统广义预测控制

3.1 一类非线性系统的间接广义预测控制

3.2 一类非线性系统的直接广义预测控制

3.3 本章小结

第4章 一类非线性系统的PID广义预测控制

4.1 一类非线性系统的PID广义预测控制间接算法

4.2 一类非线性系统的PID广义预测控制自适应直接算法

4.3 鲁棒性分析

4.4 本章小结

第5章 仿真实验及结果分析

5.1 控制器的设计

5.2 仿真结果及分析

5.3 本章小结

附录1

附录2

附录3

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