【正文】 多變量系統(tǒng)的 圖 采用多模型自適應解耦預測控制方法時系統(tǒng)的輸出 圖 采用多模型自適應解耦預測控制方法時系統(tǒng)的控制輸入 圖 切換序列 Ⅴ .多模型自適應解耦預測控制在強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)中的應用 強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng) ? 工藝簡介 在強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)中的應用 Ⅴ 多模型自適應解耦預測控制 DQ加 熱 室分離室h出 料 液進 料 液循 環(huán) 管 入 口H FQ循 環(huán) 泵加 熱 管 出 口加 熱 蒸 汽VmQF二 次 蒸 汽 圖 強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程圖 被控變量： 蒸發(fā)器的液位 出料密度 操作變量： 出料液的流量 加熱蒸汽的流量 系統(tǒng)特性： 多變量 強耦合 非線性 ? 控制目標 ?使出料液的密度快速跟蹤生產(chǎn)工藝所確定的出料密度目標值 —— 質(zhì)量指標 ?使蒸發(fā)器液位保持在正確位置 (在工藝上通常要求液位保持在低于加熱管出口而高于循環(huán)管入口處 )和相對穩(wěn)定 —— 生產(chǎn)安全指標 在強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)中的應用 Ⅴ 多模型自適應解耦預測控制 強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)的動態(tài)模型 在強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)中的應用 Ⅴ 多模型自適應解耦預測控制 )]()()()()()([1)( 212311 tututytcxtuTcQAdt tdy SVwFFFVwFVw???????? ????? () )])() ) (()()()(()([)(1)(22123212wsFFFFFwVFwVFwVtytututytcxTctyQtyAdt tdy????????????????() )]()()()()())(()()([)()(1)( 2313233213 tutxtutxtytcxtxTcQtytyAdt tdx sVVFFFFV????? ????? () 其中 )()()( 111 tvtudt tud ??? () )(0 6 4 )(2 1 3 )( 222 tvtudt tud ??? () )(1 ty 表示蒸發(fā)器的 液位 ； )(2 ty 表示 出料密度 ； )(3 tx 表示 溶液 的 溫度 ； )(1 tu 為出料流量 ； )(2 tu 為加熱蒸汽流量 ； )(1 tv 表示出料閥開度； )(2 tv 表示進汽閥開度。 1?i 表示線性， 2?i 表示非線性。 多模型自適應解耦預測控制 Ⅳ 不確定非線性多變量系統(tǒng)的 ? 控制系統(tǒng)設計 ? 非線性解耦控制器結構 M I M O非 線 性 被 控 對 象)( 11 ?? zH c)( 1?zF c)( 1?zL c )1( ?kv非線性項)( 1?zR c( Nkw ? )1( ?ky)( ku反 饋 控 制 器非 線 性 補 償 器1?z)( 1?zM c 1?z解 耦 補 償 器圖 非線性解耦 控制器結構圖 由三部分組成 ? 反饋控制器 (輸出跟蹤參考輸入 )； ?解耦補償器 (消除系統(tǒng)中耦合的影響 )； ?非線性補償器 (消除非線性項的影響 )。 () ?仿真結果 多模型自適應預測控制 Ⅲ 不確定非線性系統(tǒng)的 圖 采用線性魯棒自適應預測控制器時系統(tǒng)的性能 圖 切換系統(tǒng)的性能和切換序列 Ⅳ .不確定非線性多變量系統(tǒng)的多模型自適應解耦預測控制 ? 問題描述 ? 被控對象 考慮如下多輸入多輸出 (M I M O ) 非線性系統(tǒng)： ))1(,),1(),(,),1(()( ??????bankukunkykyfky ?? ( 4. 1) 上式 可寫成如下形式： )1()1()()1()()()(111?????????kvkuzBkuzBkyzA ( ) 多模型自適應解耦預測控制 Ⅳ 不確定非線性多變量系統(tǒng)的 ? 假設條件 假設 4 .1 ： 系統(tǒng) 參數(shù)矩陣 ai niA ,1, ?? 和 bj njB ,0, ?? 在緊集 ? 中變化； 假設 4 .2 ： 高階非線性 項 )( ?v 有界，即 ??? ||)(|| v ，且 0?? 是已知的正常數(shù)。 ? 穩(wěn)定性與收斂性分析 多模型自適應預測控制 Ⅲ 不確定非線性系統(tǒng)的 定理 3 . 1 ： 系統(tǒng)滿足假設 3. 1 和 假設 3. 2 ，如果適當?shù)?選擇加權常數(shù)jjr,?和加權多項式 )(1?zSj使得式 ( ) ， ( ) 和 ( ) 成立。 在每一時刻 ， 線性估計模型1M 和 神經(jīng)網(wǎng)絡 估計模型2M 同時預報系統(tǒng)的輸出。 非線性 自適應預測控制器2C )1(?)(?)()(?)()(?)()(?12121212?????????kvzMkyzFNkwzPkuzHccc( 3 . 1 8 ) ? 切換準則 多模型自適應預測控制 Ⅲ 不確定非線性系統(tǒng)的 )2,1()())(1())1()1(1(2)()()(1212??????? ???????ilelclXlXlelkJkTkliikliii?? ( 3 . 19 ) 其中 T 是正整數(shù)， 0?c 是常數(shù)。 ? 系統(tǒng)輸出盡可能跟蹤 事先指定的有界 參考輸入的變化 。并且，這時可將目標函數(shù)分解成如下有限時域二次函數(shù)和無限時域二次函數(shù)兩個部分： 其中 )|( kjku ? 1,0 ?? Nj ? )|()()|( kjkxkKkjku ??? Nj?)(]||)|(||||)|([ ||]||)|(||||)|([ ||)( 1022022 kJkjkukjkxkjkukjkxkJ NNj RQj RQ?????????????? ?????? ???? Nj RQN kjkukjkxkJ ]||)|(||||)|([ | |)( 22???? ???? Nj RQN kjkukjkxkJ ]||)|(||||)|([ ||)( 22Ⅲ .不確定非線性系統(tǒng)的多模型自適應預測控制 ? 問題描述 ? 被控對象 考慮單輸入單輸出 ( SISO ) 不確定非線性系統(tǒng)： )]1(,),1(),(,),1([)( ??????bankukunkykyfky ?? ( 3. 1) 上式可寫成： )1()1()()()(11??????kvkuzBkyzA ( ) 多模型自適應預測控制 Ⅲ 不確定非線性系統(tǒng)的 ? 假設條件 假設 3 .1 ： 組成 )(),( 11 ?? zBzA 的參數(shù) 在 緊集 ? 中變化； 假設 3 .2 ： 高階非線性項 )( kv 有界，即 ??|)(| kv ，且 0?? 是已知的正常數(shù)。 Ⅱ 不確定時滯系統(tǒng)的魯棒模型預測控制 注釋 ：可以進一步將本文提出的單步魯棒模型預測控制方法推廣到增加 N個自由度的控制方法。 ?? ~m i n ~,~,~,~,~,~,~,~,~,~),|(,~321211 EWWWUUZYXKkku. ?????????????????????????????????????00000)|(00000)|(00000)|1()(~)1(0000)|1()1(0)(~00000)(~00)|1(000)(~0)|(0000)(~)|1()1()|1()|(12/12/122101119109???????????????????????kkuRkkxQkdkykUdkkydkUddkUkdkxkUkkxkXkkyddkdkxkkx0~000~000)(~000000000000000)|()|()|1(22/12/1???????????????????????IIkURkkuQkkxkdky???????????????????() Ⅱ 不確定時滯系統(tǒng)的魯棒模型預測控制 0~000000)(~0~00000)(~00)(~0000)(~000)(~00)(~)(~0000)(~0)(~)(~00000)(~)(~)1(0000)(~)(~)(~)1()(~)(~)(~)(~)(~02/112/1112111113122/12/1111211??????????????????????????????????????????????IkKRIkXQkUkXkUdkYdkZdkXkYkZkUAkUkYdkYkUARkKQkXkXkZdkZ??????0)(~)(~0)(~)(~)(~0)(~)(~2223221?????????????kUAkUkUAkWkWkWkW????miukku ii ,1,|)|(| ???miukEkXkK kKkE iii ,1,)(~,0)(~)(~ )(~)(~21?????????? ?其中 )(~~)(~ 111 kPkX?? ? ， )(~~)(~ 111 kSkU?? ? ， )(~~)(~ 122 kSkU?? ? ， 0~ ?? ， )(~)()(~1 kXkKkK ? ，?????? )]|()|()|([9 kkuBkdkxAkkxA ??? ， )|()|()|(][10 kkuBkdkxAkkxIA ??? ?????? ， )(~)(~)(~111 kWdkZkZ ????? ， )(~)(~)(~)(~))((~2112 kWdkZBkKkYIAAkX ??