多變量多頻預(yù)測控制系統(tǒng)的研究

多變量多頻預(yù)測控制系統(tǒng)的研究

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1、——一塑堅查堂墮主笙苧!摘要本文以線性多變量系統(tǒng)為研究對象,對多頻預(yù)測控制系統(tǒng)作了較為全面的分析和研究。首先,對多頻采樣系統(tǒng)進(jìn)行分類,然后分別分析了基于多頻模型和單頻模型的多變量多頻DMC預(yù)測控制算法及其特點,從滾動優(yōu)化時間和性能指標(biāo)兩方面,對這些算法進(jìn)行了改進(jìn),并作了大量的仿真研究。其次,在研究多頻自校正廣義預(yù)測控制算法的過程中,通過單頻模型和多頻模型的轉(zhuǎn)換,充分利用被控變量的撿測信息,改進(jìn)了多頻自校正廣義預(yù)測控制算法。再次,將多頻預(yù)測控制轉(zhuǎn)化為內(nèi)模結(jié)構(gòu),應(yīng)用內(nèi)模結(jié)構(gòu)分析法,分析了其穩(wěn)定性和零穩(wěn)態(tài)偏差特性

2、。最后,對多頻預(yù)測控制系統(tǒng)的輸入輸出向量進(jìn)行擴(kuò)展,轉(zhuǎn)化為擴(kuò)展單頻預(yù)測控制系統(tǒng),得出了基于多頻模型和單頻模型的預(yù)測控制系統(tǒng)穩(wěn)定性條件和多頻廣義預(yù)測控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性定理。本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新如下1)本文對現(xiàn)有的多頻預(yù)測控制算法進(jìn)行推廣,針對輸入輸出頻率都不相同的多頻采樣系統(tǒng),充分利用所得到的被控對象的輸出信息,對滾動優(yōu)化時間進(jìn)行改進(jìn),提出了兩種改進(jìn)的預(yù)測控制算法:改進(jìn)的基于多頻模型的多頻預(yù)測控制算法和改進(jìn)的基于單頻模型的多頻預(yù)測控制算法。仿真研究表明,這兩種算法加快了系統(tǒng)輸出響應(yīng)速度,有效地抑制了輸入控制量的振

3、蕩,控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)得到了較大的改善。2)在不影響系統(tǒng)輸出響應(yīng)速度的前提下,為了減少超調(diào),縮短穩(wěn)態(tài)時間,本文采用在性能指標(biāo)中增加輸出增量加權(quán)項的方法,在原有的多變量多頻預(yù)測控制算法的基礎(chǔ)上,提出了輸出增量加權(quán)的多頻預(yù)測控制算法,并與相同參數(shù)條件下的多頻預(yù)測控制算法和增大控制增量加權(quán)系數(shù)的多頻預(yù)測控制算法進(jìn)行仿真比較,證明該算法確能加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度、減小超調(diào)、縮短穩(wěn)態(tài)時間。3)對基于參數(shù)模型的多變量多頻廣義預(yù)測控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,針對多變量系統(tǒng)中某一單通道為多頻采樣的情況,為了利用輸出采樣點之間的預(yù)測信息,

4、在引入自校正機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合模型轉(zhuǎn)換方法,提出了一種改進(jìn)的自校正廣義多頻預(yù)測控制算法,在性能指標(biāo)中加入了對輸——一塑塞堅出采樣點之間預(yù)測信息的加權(quán)項,加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。4)內(nèi)模控制結(jié)構(gòu)是分析預(yù)測控制系統(tǒng)的有力工具,然而,對多變量多頻預(yù)測控制系統(tǒng)的內(nèi)模結(jié)構(gòu)的研究,在作者目前所查閱的大量文獻(xiàn)中還未涉及。本文在這方面做了初步的嘗試,應(yīng)用輸入輸出擴(kuò)展技術(shù),將無約束的多頻輸出預(yù)測控制系統(tǒng)和多頻輸入預(yù)測控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)模結(jié)構(gòu)形式,研究了其穩(wěn)定性和零穩(wěn)態(tài)偏差特性。5)采用擴(kuò)展輸入輸出向量方法,對無約束輸入輸出多頻預(yù)

5、測控制的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,分別給出了基于多頻模型和單頻模型的多頻預(yù)測控制系統(tǒng)穩(wěn)定性條件。同時,針對輸入輸出分別采用同~頻率,且輸出采樣周期大于輸入更額周期的基于參數(shù)模型的多頻廣義預(yù)測控制系統(tǒng),將它轉(zhuǎn)換為一增廣系統(tǒng)與積分型調(diào)節(jié)器組成的負(fù)反饋控制系統(tǒng),分析了預(yù)測時域和輸入增量加權(quán)陣對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,提出了多頻廣義預(yù)測控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性定理。‘關(guān)鍵詞:多頻采樣,預(yù)測控制,自校正技術(shù),內(nèi)??刂疲€(wěn)定性,零穩(wěn)態(tài)偏差塑堊莖蘭墾主絲苧坐ABSTRACTInthisdissertation,themulfiratepred

6、ictivecontrolformultivaliablelinearsystemisstudied.Firstly,themultiratesamplingsystemsareclassifiedaccordingtothesamplingratesoftheoutputsandperformingratesoftheinputs.Then,themultiratepredictivecontrolalgorithmbasedonthemultiratemodelsandthesingle-ratemod

7、elsandtheircharacteristicareanalyzed,respectively.Fromtherollingohmizationtimeandtheperformanceindex,thealgorithmsareimprovedandthesimulationsaledone.Secondly,duringthestudyofmultirateself-tuninggeneralizedpredictivecontrol(GPC),applyingthetransitionbetwee

8、nthemultiratemodelandthesingle-ratemodel,takingfulluseofthemessageofthecontrolledvariable,theimprovedmulfirateGPCalgorithmisproposed.Thirdly,bytransformingthemultiratepredictivecontrolsystemintointernalmodelc

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