复杂工业过程模型预测控制的研究-终版1精品PPT课件

多模型自适应解耦控制方法
线性系统 (Wang, Li, Cai et al, 2005, ISA) 非线性系统 (Zhai, Chai, 2006; Fu, Chai, 2007,2008)
多模型预测控制方法
加权多模型预测控制方法 (Danielle D, Doug C , 2003;
Aufderheide B et al.,2001)
切换多模型预测控制方法 (席等,1996;)
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.4 存在问题
针对控制输入受约束的不确定时滞系 统的鲁棒模型预测控制，研究结果较 少，已有的结果大部分都是时滞无关 的控制方法，而且具有一定的保守性。
针对参数未知的非线性系统，缺少能 够保证闭环系统稳定的自适应预测控 制方法。
系统的矩阵满足多面体不确定性(polytopic uncertainty)
(2.1) (2.2)
[ A(k) A(k) B(k)] Co{[ A1 A1 B1],[ A2 A2 B2 ],,[ Ap Ap Bp ]} (2.3) 即：
以强制循环蒸发系统为应用背景，进 行仿真实验，验证本文方法的有效性
Ⅱ.不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制
Ⅱ 不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制
2.1 时滞相关鲁棒模型预测控制方法
问题描述
被控对象
x(k 1) A(k)x(k) A(k)x(k d ) B(k)u(k)
系统的输入约束为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u u(k) u , k [0, )
M et al.,1994,1995)
➢ 终端约束集MPC (Michalska H et al.,1993) ➢ 终端惩罚函数MPC (Chen H et al.,1998; Mayne D
Q et al.,2000; Lee J W et al.,1998; Chen W H et al., 2000;Lee Y I et al., 2003 )
系统中的应用 6. 结论与展望
Ⅰ. 研究现状及存在的问题
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.1 模型预测控制的研究现状
模型预测控制的理论研究
稳定性
➢ 无限时域MPC (Keerthi S S et al.,1988;
Bitmead R R et al.,1990)
➢ 终端等式约束MPC (Mayne D Q et al.,1990; Alamir
在实际的系统中，如电力系统、化学反应 系统、通信网络系统等，都存在计算机信息 和数据的传送，使得时滞成为系统中一个不 可忽略的部分。
频域法 时域法（Lyapunov 方法）
时滞无关 (Delay-independent) 时滞相关 (Delay-dependent)
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.3 多模型控制方法的研究现状
➢ 国内 ➢ 上海交通大学和浙江大学开发研制的多变量约束控制 软件包MCC ➢ 浙大中控软件技术有限公司推出的面向流程工业企业 的综合自动化整体解决方案ESP-Suite，其中集成了高 级多变量预测控制软件包APC-Adcon以及预测函数控 制软件包APC-PFC
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.2 时滞系统控制的控制方法
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.1 模型预测控制的研究现状
模型预测控制的工业应用
应用领域
➢ 模型预测控制经过近30多年的发展，控制水平日益提高， 应用范围不断扩大，不仅在石油、化工、造纸等工业过程 中得到广泛应用，而且在机器人、食品加工和航空航天等 领域也得到尝试和应用。
商业软件
➢ 国外 ➢ 最初的IDCOM和DMC算法代表了MPC的第一代 ➢ Shell公司的QDMC代表了MPC的第二代 ➢ 第三代包括IDCOM-M、HIECOM、SMCA、SMOC和 Profimatics公司的PCT以及Honeywell公司的RMPCT ➢ 现在的RMPCT与DMC-plus代表MPC技术的第四代
➢ 离线鲁棒模型预测控制 (Wan Z et al., 2002,2003; Ding
B et al., 2007;)
➢ H 鲁棒预测控制 (Lee J W et al,1997;Magni L et al,
2001, 2003; Lee Y I et al.,2000; Kim K B et al.,2004;Chen H et al., 2006,2007; Jeong S C et al.,2004;Wang J et al., 2006)
复杂工业过程模型预 测控制的研究
答辩人： 石宇静 导 师：柴天佑 院士
2009.6.28
提纲
1. 研究现状及存在的问题 2. 不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制 3. 不确定非线性系统的多模型自适应预测控制 4. 不确定非线性多变量系统的多模型自适应解
耦预测控制 5. 多模型自适应解耦预测控制在强制循环蒸发
针对参数未知的多变量强耦合非线性 复杂工业过程，目前没有很好的控制 方法。
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.5 本文工作
针对三类复杂系统，提出了相应的模 型预测控制方法
控制输入受约束的不确定时滞系统鲁棒 模型预测控制方法
参数未知的非线性系统的多模型自适应 预测控制方法
参数未知的多变量非线性系统的多模型 自适应解耦预测控制方法
➢ 收缩约束MPC (De Oliveira K S L et al., 1994, 2000;
Cheng X et al.,2001)
Ⅰ 研究现状及存在问题
1.1 模型预测控制的研究现状
鲁棒性
➢ min-max模型预测控制 (Kothare et al., 1996; Lu and
Arkun, 2000;Kim K B,2002;Kim T H, 2006;Wu F,2001; Lee et al., 2005, Cuzzola et al.,2002;Ding B et al., 2004)
多模型自适应控制方法
间接多模型自适应控制方法(Middleton R H, Goodwin
G C 1988; Narendra K S,1994,1997,2000)
直接多模型自适应控制方法 (Goodwin G C , 1988, 1994;
Fu M Y ,1986,1996)
加权多模型自适应控制方法 (Binder Z 1992,1994)