不确定扰动情形下离散系统约束鲁棒模型预测控制

摘要

模型预测控制(MPC)，也称为滚动时域控制(RHC)，是一种基于模型的控制理论，采用线性或非线性模型预测系统的活动。由于其控制性能良好、易于实现、鲁棒性好、能方便地处理输入输出约束等优点在各个领域，特别是复杂的化工过程控制中得到了广泛应用，成为备受欢迎的一种先进控制算法。模型预测控制的性能指标依赖它的开环预测精度，也就是依赖模型的精度，但是在模型简化过程中往往带来不确定因素。除此之外，环境的变化等外界因素也将影响模型的精确度，要保证实际的控制效果，模型不确定性必须在控制器设计过程中充分考虑到，该文针对这一问题进行了研究。主要内容包括： 1.回顾了模型预测控制的发展历史和主要特点，分析了鲁棒模型预测控制研究中所面临的问题，并且对模型预测控制中常见出现的不确定性或扰动进行了总结分类。 2.对原有的基于线性矩阵不等式的鲁棒模型预测控制方法进行了总结，针对多模型不确定系统，给出其在线和离线计算方法，保证了较好的控制性能，并且给出基于观测器的鲁棒模型预测控制算法，获得了与状态反馈相近的性能。 3.针对结构不确定系统，给出相关的约束鲁棒控制算法，着重讨论了不确定出现在反馈环的情况，仿真试验表明，设计的控制器是有效的。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1模型预测控制

1.1.1模型预测控制的发展历史过程

1.1.2模型预测控制的特点

1.1.3模型预测控制鲁棒性

1.2存在的问题

1.3本文的课题背景

1.4本文所完成的工作

第2章预备知识

2.1模型预测控制基本原理

2.2不确定描述方式

2.3线性矩阵不等式

2.4 S-函数的工作原理

2.5本章小结

第3章多模型不确定约束鲁棒模型预测控制

3.1在线约束鲁棒无限时域模型预测控制

3.1.1无约束鲁棒IH-MPC

3.1.2约束鲁棒IH-MPC

3.2仿真实例

3.3本章小结

第4章结构不确定约束鲁棒模型预测控制

4.1问题描述

4.2一般结构不确定鲁棒模型预测控制

4.2.1结构不确定约束鲁棒模型预测控制

4.2.2仿真实例

4.3反馈结构不确定约束鲁棒模型预测控制

4.3.1反馈结构不确定约束鲁棒模型预测控制

4.3.2仿真实例

4.4本章小结

第5章不确定系统约束鲁棒模型预测控制算法改进

5.1离线约束鲁棒模型预测控制

5.1.1渐近稳定不变椭圆域

5.1.2离线约束鲁棒模型预测控制

5.1.3仿真实例

5.2输出反馈约束鲁棒模型预测控制

5.2.1输出反馈约束鲁棒模型预测控制

5.2.2仿真实例

5.3本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢