基于LMI的時(shí)滯系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、模型預(yù)測(cè)控制因?yàn)槠渚哂刑幚硎芗s束復(fù)雜系統(tǒng)的能力，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于過程工業(yè)中。預(yù)測(cè)控制算法在處理時(shí)滯系統(tǒng)時(shí)，主要有兩種方法：一是把優(yōu)化時(shí)域比無滯后時(shí)延長(zhǎng)d拍，其被控對(duì)象是純滯后系統(tǒng)；二是將時(shí)滯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成無時(shí)滯系統(tǒng)，其計(jì)算量將大大增加。工業(yè)被控對(duì)象不可避免的存在著不確定性、非線性、時(shí)滯和受擾動(dòng)等現(xiàn)象。本文在設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)控制器時(shí)直接考慮時(shí)滯現(xiàn)象和不確定性，系統(tǒng)地研究了時(shí)滯系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制算法。主要內(nèi)容如下： 1.分別針對(duì)范數(shù)有界和凸多面體兩

2、種不確定狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)，考慮輸入飽和約束，給出了帶有飽和特性的狀態(tài)反饋預(yù)測(cè)控制研究。當(dāng)被控對(duì)象存在凸多面體不確定性時(shí)，分別給出了常值狀態(tài)反饋預(yù)測(cè)控制算法和增益調(diào)度預(yù)測(cè)控制算法，采用后者可獲得較好的控制性能，但是該算法的計(jì)算量較大。為了減少計(jì)算量，給出了一種基于標(biāo)稱目標(biāo)函數(shù)的預(yù)測(cè)控制算法。考慮到輸入時(shí)滯的存在，針對(duì)凸多面體不確定狀態(tài)和輸入時(shí)滯系統(tǒng)，進(jìn)行了帶有飽和特性的狀態(tài)反饋預(yù)測(cè)控制研究。通過仿真研究驗(yàn)證了算法的有效性。 2.研究了

3、適用于具有狀態(tài)和輸入時(shí)滯的非線性時(shí)滯系統(tǒng)的有限時(shí)域模糊預(yù)測(cè)控制算法。首先以公共Lyapunov-Krasovskii函數(shù)(CLF)為終端代價(jià)函數(shù)，分別以模糊狀態(tài)反饋控制律和帶有飽和特性的模糊狀態(tài)反饋控制律為局部控制器，展開預(yù)測(cè)控制算法研究。為了進(jìn)一步改善被控系統(tǒng)的性能，以模糊Lyapunov-Krasovskii函數(shù)(FLF)為終端代價(jià)函數(shù)，進(jìn)行預(yù)測(cè)控制算法研究。通過對(duì)CSTR的仿真研究表明，有限時(shí)域模糊預(yù)測(cè)控制算法能夠有效地控制具有狀

4、態(tài)和輸入時(shí)滯的非線性時(shí)滯系統(tǒng)，而以FLF為終端代價(jià)函數(shù)、以帶有飽和特性的狀態(tài)反饋控制律為局部控制器的有限時(shí)域模糊預(yù)測(cè)控制算法具有較好的控制性能。 3.研究了分段狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)的非脆弱狀態(tài)反饋預(yù)測(cè)控制算法。控制器參數(shù)不確定性的普遍存在性，推動(dòng)了非脆弱控制器的設(shè)計(jì)。分別以分段線性不確定狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)和分段模糊狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)為被控對(duì)象，采用分段Lyapunov-Krasovskii函數(shù)(PLF)方法，考慮加法和乘法兩種形式的控制器增益攝動(dòng)，

5、展開非脆弱預(yù)測(cè)控制算法研究。通過對(duì)實(shí)例的仿真研究，驗(yàn)證了所提算法的有效性。 4.研究了輸入受限的受擾動(dòng)線性狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)的滾動(dòng)時(shí)域H∞控制算法。算法融合了模型預(yù)測(cè)控制的滾動(dòng)優(yōu)化原理，用系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)刷新相應(yīng)的LMI優(yōu)化問題并在每個(gè)時(shí)刻在線求解，在滿足約束條件的同時(shí)保證了閉環(huán)系統(tǒng)的H∞性能?？紤]到系統(tǒng)狀態(tài)可測(cè)和不完全可測(cè)兩種情況，分別給出了狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋滾動(dòng)時(shí)域H∞控制算法。仿真實(shí)例表明，該算法能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入受限的受擾動(dòng)線性狀態(tài)