改进的广义预测极点配置加权控制器及其应用研究

摘要

该文首先综述了预测控制的发展概况,然后论述了内模控制、模型算法控制、动态矩阵控制和广义预测控制的基本原理.在此基础上,该文提出改进的自适应广义预测极点配置加权控制器.预测控制在应用时,一个值得注意的重要问题是如何减小计算量,保证实时性问题.慈春令等学者提出的广义预测极点配置加权控制器,在这一方面已有改进,但仍要在线求解闭环极点方程,计算量仍较大.针对这一问题,该文提出了改进方案.方案的创新点如下:(1)提出一种计算量小,并且数值计算稳定的递推算法,用此算法在线递推估计闭环极点方程中的未知参数,不仅能确保控制器的实时性,而且能显著提高控制器的数值稳定和鲁棒性.(2)改进了通常的广义预测控制和广义预测极点配置控制中的Diophantine方程的递推算法.该文的控制方案在油田联合站脱水系统的控制中投入使用.实际应用结果证明了该文方案的有效性.

目录

摘要

Abstract

第一章前言

小结

第二章预测控制基础

2.1内部模型与内模控制器设计

2.1.1内部模型

2.1.2内模控制(IMC)系统的性质

2.1.3内模控制器设计

2.1.4将非参数模型转换为参数模型的控制器设计

2.2多步模型算法控制

2.2.1多步输出预测

2.2.2最优控制计算

2.3多步动态矩阵控制

2.3.1预测模型

2.3.2最优控制律计算

2.3.3自校正DMC的实现

2.4小结

第三章广义预测控制

3.1广义预测控制的基本型式

3.1.1多步输出预测及Diophantine方程的递推解

3.1.2最优控制律计算

3.1.3显式广义预测自校正控制器

3.2直接辨识控制器参数的隐式广义预测控制

3.2.1广义预测控制律计算

3.2.2隐式广义预测自校正控制器

3.3小结

第四章广义预测极点配置控制器

4.1广义预测极点配置加权控制

4.1.1基于CARMA模型的广义预测控制

4.1.2 P步加权控制律

4.1.3闭环系统输出方程及闭环极点配置

4.1.4显式广义预测零极点配置自校正加权控制器

4.2改进的广义预测极点配置加权控制及其自校正实现

4.2.1闭环极点方程参数估计

4.2.2 Diophantine方程的递推算法

4.2.3改进的自适应控制器

4.2.4有关技术实现问题

4.3小结

第五章新型预测控制方案在油田联合站脱水系统中的应用

5.1油田联合站脱水系统概述

5.1.1一体化脱水

5.1.2两段式脱水流程

5.1.3三段式脱水流程

5.2改进的广义预测极点配置加权控制的应用实例

5.2.1油田联合站脱水系统的新型预测控制算法的实现

5.2.2实际运行结果

5.3小结

第六章结论

致谢

附录A

附录B

参考文献

发表文章及参加的科研项目