基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的lng出口壓力控制系統(tǒng)研究

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1、東華大學(xué)碩士學(xué)位論文基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)研究專業(yè)名稱：控制科學(xué)與工程作者姓名：曹振杰指導(dǎo)教師：方建安學(xué)校代碼：10255學(xué)號(hào)：2131132基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)研究OnResearchofLNGExportPressureControlSystemBasedonImplicitGeneralizedPredictiveControlalgorithm學(xué)院：信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)：控制科學(xué)與工程姓名：曹振杰導(dǎo)師：方建安教授2016年1月

2、基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的ｌｎｇ出口壓力控制系統(tǒng)研巧；ｒ）－Ｓ東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明ＩＩｉ。，所呈交的學(xué)位｜本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)工作所取得的成果。除論文，獨(dú)立進(jìn)行研究，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下文中己明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對(duì)由本人承擔(dān)。所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果學(xué)位論文作者簽名；娠圭曰期；年月／曰／ｆｒ－

3、１＞—．１諸主！基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的ＬＮＧ出口壓力控制系統(tǒng)研究東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可［＾采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。；。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書本學(xué)位論文屬于不保密學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名貧

4、ｉ良圭，曰期：如月曰曰親戶知月巧知／呼／ＩＪ基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)研究基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)研究摘要在現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中LNG出口壓力控制系統(tǒng)具有非常廣泛的應(yīng)用。伴隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于LNG出口壓力控制的要求也越來越高。然而，就工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的壓力控制而言，是具有多變、復(fù)雜特點(diǎn)的過程，同時(shí)，在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，會(huì)有來自不同方面因素對(duì)LNG出口壓力控制進(jìn)行影響，再加上壓力控制對(duì)象普遍具有非線性、大慣性、擾動(dòng)因素多、大時(shí)滯等特點(diǎn)，這就會(huì)

5、對(duì)壓力控制算法提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的先進(jìn)控制技術(shù)。由于它能夠克服傳統(tǒng)控制技術(shù)的不足，因此被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)控制中。本文將LNG出口壓力作為研究對(duì)象，通過對(duì)廣義預(yù)測(cè)控制算法進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，引出了通過直接辨識(shí)控制律參數(shù)的方式，對(duì)算法進(jìn)行計(jì)算，使得此控制算法的實(shí)時(shí)性更高、快速性更強(qiáng)，稱之為隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法，并建立了基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制模型，通過MATLAB仿真對(duì)比了當(dāng)前PID算法和隱式廣義預(yù)測(cè)算法對(duì)于壓力控制的效果，還建立了以STM32為下位機(jī)

6、的MCU的最小系統(tǒng)以及必要的外圍電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了壓力采集電路、比例電磁I基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)研究閥驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)利用C#和VisualStudio-2010設(shè)計(jì)了LNG出口壓力控制上位機(jī)系統(tǒng)，方便了用戶對(duì)于壓力的顯示和控制。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的分析和研究。本文針對(duì)一般的廣義預(yù)測(cè)控制算法，需要重復(fù)對(duì)Diophantine方程進(jìn)行在線推導(dǎo)、求解，同時(shí)也要多次對(duì)矩陣進(jìn)行求逆運(yùn)算，這樣增加了計(jì)算量，同時(shí)也使計(jì)算變得復(fù)雜；假設(shè)對(duì)系統(tǒng)的原模型參數(shù)進(jìn)行直

7、接辨識(shí)，同樣需要重復(fù)對(duì)Diophantine方程進(jìn)行在線推導(dǎo)、求解，若想算出控制律，必須對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行求解，這樣也會(huì)對(duì)計(jì)算時(shí)間有所加長(zhǎng)，系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性也會(huì)有所降低，考慮到以上因素嚴(yán)重制約了廣義預(yù)測(cè)控制算法的實(shí)際應(yīng)用，因此本文介紹了直接辨識(shí)控制律參數(shù)E、G、S。而不用對(duì)Diophantine方程在線反復(fù)推理、求解，對(duì)于計(jì)算時(shí)間的減少具有明顯的幫助，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法。2.基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制系統(tǒng)建模和研究。由于LNG壓力控制具有時(shí)變性、不確定性、大滯后性的特點(diǎn)

8、，不僅僅是控制對(duì)象的不確定性、時(shí)變性、大滯后性，同時(shí)還具有儲(chǔ)罐容量大、較大波動(dòng)的用氣量、小時(shí)供氣量不勻稱性等特點(diǎn)，且在壓力控制過程中，LNG會(huì)有狀態(tài)的變化（液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)），因此現(xiàn)在用簡(jiǎn)單的PID算法已經(jīng)無法達(dá)到控制的要求，利用隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的CARIMA模型，以及將LNG壓力控制抽象成一階線性滯后環(huán)節(jié)，構(gòu)建了基于隱式廣義預(yù)測(cè)控制算法的LNG出口壓力控制框圖和隱式廣義預(yù)測(cè)控制器。通過仿真發(fā)現(xiàn)隱式廣義預(yù)測(cè)控制對(duì)于壓力控制的