基于参数变化模型的非线性系统辨识及其预测控制研究

【摘要】在化工、炼油、火电等工业过程中,模型预测控制算法(MPC)的运用受到了广泛的关注。然而,实际运用中的MPC主要是针对线性系统提出的。目前为止,非线性MPC在工业应用的实例还很少,主要瓶颈之一就是非线性过程建模和辨识的高成本。当对象有强非线性时,由于采用线性模型的输出预测与实际偏差较大,达不到优化控制的目的,预测控制的进一步推广必须基于非线性模型进行预测和优化。近十年来,基于参数变化模型的系统辨识受到了学术界及工业界的广泛关注。参数变化模型辨识方法的有效性也在航空航天领域(高性能的航天飞行器、导弹和涡轮发电机)上得到了验证。针对多输入多输出、强非线性的复杂工业对象,开展非线性系统辨识及其预测控制研究,是目前工业自动化领域国际学术界与工业界关注的研究热点与难点之一。本文在基于参数变化模型系统辨识及其预测控制方法主要进行了以下工作：1.提出了提高基于多模型线性参数变化模型精度的非线性辨识方法。通过引入非对称高斯函数,将基于高斯函数的线性参数变化模型,推广为基于非对称高斯函数的线性参数变化模型,通过自由选取局部线性模型,显著提高了模型辨识的精度。并把该模型结构扩展到基于两个调度变量的多模型线性参数变化模型。2.协助完成了实验平台的搭建工作,并完成了后续的完善工作。把所提出基于非对称高斯函数的线性参数变化模型辨识方法在中央空调实验平台上得到实施并对该方法进行验证,从实际的数据和效果,所提出的方法显著提高了模型的精度且更适于工业实际的运用。3.自主提出了一种新的非线性参数变化模型,这是一种基于混合Hammerstein模型的非线性参数变化架构。此外,还提供完善的对非线性参数变化辨识对象进行辨识实验步骤和模型辨识方法。在连续搅拌釜反应器的多输入多输出系统仿真中,与LPV和Hammerstein-Wiener模型方法进行了比较,验证该方法的有效性。4.提出并实现了基于自主提出非线性参数变化模型的非线性预测控制算法,采用多步线性的算法和直接线性反馈神经网络,简化非线性预测控制的计算,显著提高了控制精度。仿真结果表明,所述方法具有更好的控制效果。
【作者】游杰；
【导师】卢建刚；杨秦敏；
【作者基本信息】浙江大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】非对称高斯；中央空调；非线性参数变化模型；非线性预测控制；

【参考文献】
[1]徐海利.复杂扰动环境下的鲁棒波束形成算法研究[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[2]黎夏,叶嘉安.知识发现及地理元胞自动机[J].中国科学(D辑:地球科学),2004,09:865-872.
[3]章华夏.欧洲男篮现役中锋持球进攻技术特点分析[D].曲阜师范大学,体育教学训练学,2013,硕士.
[4]何程鹏.索尔·贝娄小说中的焦虑情结研究[D].西南大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[5]钱赛英.中法研究生教育比较研究[D].武汉理工大学,高等教育学,2004,硕士.
[6]黄海凤,戎文娟,顾勇义,常仁芹,卢晗锋.ZSM-5沸石分子筛吸附-脱附VOCs的性能研究[J].环境科学学报,2014,12:3144-3151.
[7]万婷.Y公司楼层主管培训体系优化设计[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[8]于胜利.混沌同步及其在保密通信中的应用[D].燕山大学,控制理论与控制工程,2003,硕士.
[9]崔旻,顾洁.基于数据挖掘的电力系统中长期负荷预测新方法[J].电力自动化设备,2004,06:18-21.
[10]倪广仁,和康元,杨廷高.时间单位——秒定义的由来和沿革(下)[J].中国计量.2004(10)
[11]李刚.关于我国城镇化的重要途径——小城镇建设的探索[D].西安建筑科技大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[12]邢承寅.分道通航制构成要素的规律性研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2013,硕士.
[13]王春辉.井冈胺产生菌的选育与工艺条件的研究[D].浙江工业大学,生物化工,2004,硕士.
[14]朱立超.基于位置的社交网络中个性化路径推荐算法的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2014,硕士.
[15]杨蓥境.血尿酸、细胞间粘附分子-1对2型糖尿病颈动脉内膜中层厚度的影响[D].桂林医学院,内科学,2012,硕士.
[16]刘妍.IL-2对高糖条件下MG63细胞增殖及凋亡的影响[D].吉林大学,口腔医学,2013,硕士.
[17]田建祥.钢铁企业ERP研究与开发[D].河海大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[18]吴竹莲,黄承志.基于碳点荧光共振能量转移的长波长发射体系的构建及其影响因素研究[J].中国科学:化学,2015,02:211-216.
[19]金漫彤,陈颖,董海丽.飞灰基地聚合物固化体耐硫酸盐侵蚀性能研究[J].浙江工业大学学报,2013,06:596-600.
[20]王斌,赵渊,刘威,王成亮,刘家伟.基于分裂最优乘子重要抽样的电网可靠性评估[J].电力系统自动化,2008,19:30-34.
[21]曾新民.铜镍选矿厂工艺技术改造及效果[J].有色金属(选矿部分).1993(05)
[22]张广婷.劳动力转移与中国经济增长[D].南京财经大学,西方经济学,2011,硕士.
[23]孙士杰.喷射参数对柴油机稳态和瞬态工况下燃烧的影响[D].吉林大学,动力机械及工程,2014,硕士.
[24]白钰.邻苯二酚螯合法制备单分散Fe_3O_4纳米晶体[D].东北师范大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[25]钱立三.WEB日志挖掘在远程开放教育中的应用[J].安徽广播电视大学学报,2005,03:116-118.
[26]杨朝辉,杨秀军,汪雪林,佟庆彬,RennoDavid.容积减影成像计算机自动化技术与实现[J].现代生物医学进展,2014,09:1751-1755.
[27]李春梅.基于网络的入侵检测系统的研究及实现[D].西安电子科技大学,2005.
[28]刘喜建.网络环境下的著作权合理使用制度探究[D].中南民族大学,法律,2013,硕士.
[29]尹航.柔性针软组织穿刺相互作用建模与仿真研究[D].北京交通大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[30]张利.矿用救生舱舱体动态数值模拟分析及结构优化[D].西安科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[31]张晓刚,李明树.智能搜索引擎技术的研究与发展[J].计算机工程与应用,2001,24:67-70.
[32]赖强.水中V-DBPs的GC-MS/MS检测方法开发及污水处理厂二级出水生成势的研究[D].西安建筑科技大学,环境工程,2013,硕士.
[33]赵兴万.中小学校积极心理健康教育评价指标体系的构建[D].河北师范大学,心理健康教育,2012,硕士.
[34]吴金芝.不同筋力小麦蛋白质品质形成机理及施肥调控的研究[D].河南农业大学,作物栽培学与耕作学,2004,硕士.
[35]潘夏清.变电站无线视频监控系统的技术研究与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[36]徐庆斌.论举证责任及其分配标准[D].中国政法大学,法律,2004,硕士.
[37]钟承志.城镇化背景下新生代农民工身份认知影响因素研究[D].浙江理工大学,思想政治教育,2012,硕士.
[38]曲超.巴中市中心医院眼科发展的战略与实施[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[39]冯荣荣.中国现代黑白木刻插图（连环画）艺术风格演变研究[D].云南艺术学院,美术学,2013,硕士.
[40]李欣.瑞典留学生在沪跨文化适应调查研究[D].复旦大学,汉语国际教育,2012,硕士.
[41]姚长利,黄卫宁,张聿文,张锡林.直接阻尼法低纬度磁异常化极技术[J].石油地球物理勘探,2004,05:600-606+498-499+628.
[42]赵津.我国东南地区猪圆环病毒流行病学调查及PCV2、PEDV、TGEV和GAR复合PCR方法的建立与应用[D].南京农业大学,预防兽医学,2013,硕士.
[43]王传善.中国自动化学会召开模拟技术及远动技术学术会议[J].自动化学报,1963,02:98.
[44]田菲菲.基于系统动力学的建筑安全事故管理研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[45]王洋.煤粉制样系统破碎腔结构动态特性分析与仿真研究[D].中北大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[46]李惠宇,于盛林,季侃,罗晓莉.电力信号自适应滤波测量的收敛性[J].电力系统自动化,2007,22:73-76+98.
[47]余幼林.PKH26标记单核细胞衍生的肝样细胞裸鼠体内示踪的实验研究[D].山东大学,外科学（专业学位）,2012,硕士.
[48]李国傲.水、土壤、气体样品中挥发性有机物分析方法研究[D].首都师范大学,环境工程,2013,硕士.
[49]陈卫敏.江门市政府投资项目代建制研究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[50]林利.锂离子电池ZnFe_2O_4负极材料制备及其改性研究[D].哈尔滨工业大学,2013.