分層結(jié)構(gòu)預(yù)測控制系統(tǒng)性能評估研究.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大化和被控對象的復(fù)雜化，由調(diào)度、優(yōu)化、控制等多種功能構(gòu)成的分層遞階控制方案以其在系統(tǒng)的安全性、結(jié)構(gòu)的靈活性、控制的魯棒性等方面的優(yōu)勢在工業(yè)過程中得到廣泛應(yīng)用，滿足了生產(chǎn)運(yùn)行中安全、平穩(wěn)、高效、降耗等不同層面的需求。在其控制層面，基礎(chǔ)控制層與約束控制層緊密相連，負(fù)責(zé)擾動抑制、設(shè)定值跟蹤、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)化等不同控制任務(wù)，其各方面控制性能的好壞是工程師最為關(guān)心的。本論文結(jié)合當(dāng)前控制系統(tǒng)性能評估理論研究及工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，對多層結(jié)構(gòu)

2、預(yù)測控制系統(tǒng)在多工況過程中的性能評估展開研究，就基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的多工況過程控制性能基準(zhǔn)建模與以約束調(diào)整為核心的經(jīng)濟(jì)性能評估方面開展了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　1.針對基礎(chǔ)控制層中多工況過程提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的先確定待評估數(shù)據(jù)所屬工況再進(jìn)行性能評估的評估策略。由于各工況性能準(zhǔn)則不同，簡單采用基于協(xié)方差的評估基準(zhǔn)有可能給出錯(cuò)誤的評估結(jié)果。本論文對此提出了基于形狀相似因子與幾何空間相似因子的分類方法來確定實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)所屬的工況，而后再

3、進(jìn)行性能評估的方法，保障了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動控制性能評估方法的客觀性和有效性。
　　2.針對基礎(chǔ)控制層工況過渡過程提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的線性二次高斯(LinearQuadratic Gaussian，LQG)性能評估方法。對于工況過渡過程呈現(xiàn)出的線性時(shí)變（Linear time varying，LTV）的特性，本論文首次將LQG性能評估方法引入到LTV系統(tǒng)中來綜合權(quán)衡輸入方差與輸出方差。該方法首先通過歷史數(shù)據(jù)庫中基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲得LTV系統(tǒng)的廣

4、義可觀測馬爾科夫參數(shù)，通過其進(jìn)一步獲得系統(tǒng)的過程模型與擾動模型，引入LQG性能評估準(zhǔn)則獲得LTV系統(tǒng)的隨機(jī)性能部分的最優(yōu)輸入輸出方差，構(gòu)造出聯(lián)合輸入輸出的最優(yōu)協(xié)方差陣的LTV系統(tǒng)的評估基準(zhǔn)來對間歇過程進(jìn)行性能評估。
　　3.針對約束控制層中模型不確定性對其上層的經(jīng)濟(jì)性能評估的影響，提出了一種基于二次錐規(guī)劃的魯棒線性規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性能評估方法。該方法用魯棒線性規(guī)劃來描述模型的不確定性，并在此基礎(chǔ)上采用約束調(diào)整與方差調(diào)整的策略來改善控制系