資源描述：
《工業(yè)過程控制非線性控制方法的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、工業(yè)過程控制非線性控制方法的研究摘要嚴格地講，幾乎所有的工業(yè)過程控制系統(tǒng)都是非線性系統(tǒng)。在控制領域發(fā)展的現(xiàn)階段，由于其他相關學科的發(fā)展，也隨著工業(yè)過程日益走向大型化、連續(xù)化、復雜化、很多系統(tǒng)極其復雜，具有高度的非線性、強耦合性、不確定性，信息不完全性和大時滯等特性，并存在苛刻的約束條件，使常規(guī)控制方法無法得到滿意的控制效果。尤其是多輸入多輸出系統(tǒng)，由于內部結構復雜，往往存在有一定程度的耦合作用，一個輸入信號的變化可能會使多個輸出量發(fā)生變化，每個輸出量也不僅僅受一個輸入信號的影響。因此，針對這些問題進行非線性控制方法研究是非常緊迫的且很有意義。非線性系統(tǒng)微分幾何方法
2、是微分幾何在非線性系統(tǒng)控制理論中的一個應用。從70年代初期，Brockett，Sussmann以及Krene等入作了許多開創(chuàng)性的和奠基性的工作，幾何方法經歷了80年代的繁榮時期，在對非線性系統(tǒng)特性的研究上得到了許多有意義的成果。精確線性化方法是非線性系統(tǒng)微分幾何方法中非常重要的一個組成部分，它的主要思想是：對滿足一定條件的仿射非線性系統(tǒng)，通過構造非線性局部或全局同胚變化，使得系統(tǒng)方程在流形上的局部或全局范圍內的特定的坐標系下能表示為線性形式，這種方法相對于一點近似線性化最大特點是不會引入系統(tǒng)誤差，線性化前后的系統(tǒng)是拓撲等價的。它主要是把非線性系統(tǒng)在局部或全局范圍內
3、轉化為具有可控標準形的線性系統(tǒng)。對于不滿足可精確線性化為可控標準形條件的系統(tǒng)，一般地做法是，通過同胚變換和非線性狀態(tài)反饋將系統(tǒng)分解為兩部分，其中一部分變化為具有可控標準形的線性化形式，另一部分依然為非線性形式。本文針對工業(yè)過程控制中普遍存在的非線性現(xiàn)象，提出把微分幾何理論中的精確線性化方法應用于工業(yè)過程控制中，使工業(yè)過程控制中的非線性系統(tǒng)完全精確線性化解耦或部分精確線性化解耦，再結合其他的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法，使被控系統(tǒng)能夠達到比較理想的控制效果，其原理就是在保證非線性部分狀態(tài)解穩(wěn)定的前提下，對系統(tǒng)的具有能控標準形的線性部分進行控制達到預期的控制目的。論文的
4、主要內容如下：首先，針對工業(yè)過程控制中的單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)，給出精確線性化的充分必要條件和局部坐標變換，并給出精確線性化的具體步驟，同時對實際系統(tǒng)模型三級倒立擺系統(tǒng)和火電機組的鍋爐一一汽機系統(tǒng)進行狀態(tài)反饋精確線性化解耦。其次，利用微分幾何理論精確線性化方法對三級倒立擺非線性模型進行部分反饋線性化，得到的模型比直接在平衡點處線性化的模型，更接近原系統(tǒng)模型，并對模型進行了穩(wěn)定性、可控性以及能、觀測性分析，再結合PD控制方法和LQR控制方法分別對部分反饋線性化后的模型進行跟蹤控制和抗干擾控制仿真及分析。仿真結果及分析表明，PD控制比LQR控制可以達到更好
5、的控制效果，PD控制不僅可以較好的改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且在抗干擾能力上也優(yōu)于LQR控制，可以達到三級倒立擺的控制設計要求。’再次，利用微分幾何理論精確線性化方法對火電機組的鍋爐一一汽機系統(tǒng)進行完全精確線性化，使系統(tǒng)轉變成三個解耦的單輸入單輸出系統(tǒng)，對得到的反饋線性化后的模型，結合PI、單神經元自適應PID和免疫單神經元自適應PID控制方法。通過不同負荷下的仿真比較，得出了各控制器對火電機組的動態(tài)解耦能力，魯棒性，自適應能力以及快速穩(wěn)定跟蹤能力的優(yōu)點與缺點。最后，對本論文的工作做一個總結，提出仍然存在的問題與不足及今后工作努力與改進的方向。關鍵詞：仿射非線性系統(tǒng)，微
6、分幾何理論，精確線性化，相對階，三級倒立擺，火電機組nARESEARCHOFNoNLINEARCoNTRoLMETHODININDUSTRIALPROCESSCoNTROLABSTRACTStrictlyspeaking，almostalltheindustrialprocesscontrolsystemsarenonlinearsystems．Inthecurrentstageofdevelopmentofthefieldofcontrol，asthedevelopmentofotherrelateddisciplines，withtheindustrialpr
7、ocessiSmovingmoreandmoretowardlarge，continuous，complex，manyofthemostcomplicated，andwithahighdegreeofnonlinearity，strongcoupling，uncertainty，incompleteinformationandthetime．delaycharacteristics，andthereisboundbyharshconditions，toconventionalcontrolmethodscannotbesatisfiedwiththecontrol
8、resul
