电熔镁砂熔炼过程电极电流饱和约束一步最优控制

电熔镁砂熔炼过程通过电极电流熔化物料,采用埋弧方式,边熔化边加料,其被控对象是以转动方向与频率为输入,以电极电流为输出的三相电机.本文通过引入中间变量并转化控制目标,将电熔镁砂熔炼过程三相电极电流的复杂非线性控制问题简化为线性控制问题,提出了一种简化的电极电流饱和约束一步最优控制方法,并通过引入拉格朗日乘子向量和松弛向量验证了该方法的最优性.理论分析和仿真对比实验结果表明本文所提简化控制方法的有效性和优越性.此外,当考虑电熔镁砂熔炼过程中存在的不可测外部干扰时,在上述简化的电极电流饱和约束算法的基础上设计了高阶干扰观测器,理论分析和仿真结果验证了具有高阶干扰观测器的简化算法的优越性.

基于参数优化和补偿信号的非线性广义预测控制方法

针对一类存在干扰和未知不确定性的复杂非线性被控过程的跟踪控制问题,将广义预测控制和信号补偿法相结合,提出了补偿信号驱动的非线性广义预测控制方法.采用低阶线性模型和未知非线性项来表示被控对象,未知非线性项表示系统建模误差及干扰等不确定性.采用低阶线性模型设计广义预测控制器,根据广义预测控制闭环系统可获得未知非线性项对系统影响的跟踪误差,引入最小化跟踪误差和控制量波动的一步最优控制设计补偿信号,抵消未知非线性项对被控对象的影响,改善系统动态性能.所提方法将以往要求未知非线性项全局有界的条件放宽为Lipschitz条件,证明了闭环系统的稳定性和收敛性.为了进一步提升系统动态性能,提出了基于梯度下降法的控制器加权参数的优化方法.仿真对比实验验证了所提算法的有效性.