基于LMI多面体模型的非线性预测控制研究

摘要

随着科技进步和工业发展，人们对产品质量和产量的要求不断提高，及对经济效益的追求使得工业生产过程同趋大型化、复杂化。工作点变化范围不断扩大，使以往采用工作点附近的线性化模型设计控制器的线性预测控制方法已不能满足控制性能要求。因此，对非线性模型预测控制的研究已成为控制工程界的重要研究课题。 非线性预测控制经过近二十年的发展，取得了一些较为成熟的成果。但由于非线性预测控制的复杂性，一些比较基础的问题，如稳定性、鲁棒性、实时性等问题还没有很好地解决，这使得非线性预测控制理论和实践之间存在着较大的差距，阻碍了非线性预测控制的发展和工业应用。因此上述问题仍是非线性预测控制需要研究的主要问题。 本文重点介绍了用基于多面体模型的线性矩阵不等式进行非线性预测控制设计的一般性思路及其优缺点，分析了造成该类算法适用范围小的主要原因是稳定性约束条件过强。针对该问题提出通过调整参数可有效放宽约束条件的算法，此算法在传统算法的基础上进行改进，其改善了由于某个稳定性约束条件过强使整个优化问题变得不可行的问题，放宽约束条件，留出裕度来满足衰减率的要求，最终影响控制器的效果，如吸引区范围，响应速度等。同时该算法基于LMI设计，具有优化计算量小、能够处理一定的模型不确定性等优点，这也使该算法可应用到实际系统中。最后通过对天线跟踪系统模型的算例分析，从名义系统稳定性，参数对吸引区的影响和鲁棒稳定性等方面进行仿真分析，取得了良好的实验仿真效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1鲁棒控制理论

1.2基于线性矩阵不等式(LMI)控制研究发展历史及现状

1.3本论文研究意义及内容安排

第二章H∞控制基本原理及LMI理论方法介绍

2.1H∞控制基本原理

2.2线性矩阵不等式(LMI)理论方法

2.3本章小结

第三章 非线性系统预测控制模型综述

3.1预测控制方法

3.2非线性模型预测控制方法与数学建模

3.3非线性模型预测控制的研究现状及热点问题

3.4本章小结

第四章 基于可调参数的LMI非线性预测控制算法

4.1问题提出

4.2算法理论基础

4.3基本算法

4.4算法分析

4.5本章小结

第五章 算例分析与仿真

5.1仿真模型

5.2仿真结果与分析

5.3本章小结

总结与展望

致谢

参考文献