預(yù)測(cè)函數(shù)控制系統(tǒng)的魯棒性研究.pdf

1、T h e R e s e a r c h o nR o b u s t n e s s o f P r e d i c t i v e F u n c t i o n a lC o n t r o l S y s t e m sB y H a i b o W uS u p e r v i s o r ：P r o f ．J i eW a n gC o n t r o l T h e o r ya n d C o n t r o lE

2、n g i n e e r i n gS c h o o l o f E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n gM a y 2 0 1 0摘要摘要模型預(yù)測(cè)控S 0 ( M o d e lP r e d i c t i v e C o n t r o l ，M P C ) 是一種先進(jìn)控制策略，自產(chǎn)生以來得到了大量的成功應(yīng)用。預(yù)測(cè)函數(shù)控制( P r e d i c t i v eF u n c t i

3、o n a lC o n t r o l ，簡(jiǎn)稱P F C ) 作為第三代模型預(yù)測(cè)控制，是根據(jù)實(shí)際工業(yè)對(duì)快速跟蹤控制的需要而提出的一種新穎的預(yù)測(cè)控制算法，它在理論和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展。但是作為一種從實(shí)際中發(fā)展起來的預(yù)測(cè)控制方法，同樣存在理論研究落后于實(shí)際工程應(yīng)用的問題，對(duì)于預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法的穩(wěn)定性及魯棒性理論的研究較少，現(xiàn)有的預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法在閉環(huán)性能的分析方面仍沒有完全解決，尤其是多變量系統(tǒng)的預(yù)測(cè)函數(shù)控制方法。本設(shè)計(jì)從理論和

4、應(yīng)用兩方面對(duì)預(yù)測(cè)函數(shù)控制進(jìn)行了研究。在闡述預(yù)測(cè)函數(shù)控制的基本原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)推導(dǎo)了基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并對(duì)其穩(wěn)定性和魯棒性進(jìn)行了分析。針對(duì)工業(yè)中常見的一階純滯后單變量系統(tǒng)，分別給出了單值P F C 算法及雙值P F C 算法，并進(jìn)行了魯棒性分析及仿真研究。對(duì)實(shí)際工業(yè)過程中大量存在的多變量控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出其在采用傳遞函數(shù)模型時(shí)的2 輸入／2 輸出多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，得到了控制作用的顯式解析解，并將其推廣到1 1 輸入

5、／m 輸出的多變量系統(tǒng)，保障了預(yù)測(cè)函數(shù)控制在實(shí)際工業(yè)過程中的運(yùn)用。并采用內(nèi)模原理對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性進(jìn)行分析，為該控制算法的有效性提供了理論依據(jù)。針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)函數(shù)控制中所選取的基函數(shù)存在的不足，利用小波函數(shù)的局部性和多尺度分析特性，提出了一種基于小波基函數(shù)的預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了以M o r l e t 小波作為基函數(shù)的船舶電力系統(tǒng)柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的P F C 調(diào)速器。理論分析和仿真都表明，與傳統(tǒng)的P F C 相比，所設(shè)計(jì)