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基于间隙度量的鲁棒LPV控制律设计 被引量:3
1
作者 张增辉 杨凌宇 +1 位作者 张晶 申功璋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1430-1434,1439,共6页
针对高超声速飞行器飞行包线范围广和模型参数不确定性大的问题,提出了基于间隙度量的鲁棒线性变参数(LPV,Linear Parameter-Varying)控制律设计方法.该方法将间隙度量引入LPV控制器设计中,提出了基于最优间隙度量的凸分解策略,并将其... 针对高超声速飞行器飞行包线范围广和模型参数不确定性大的问题,提出了基于间隙度量的鲁棒线性变参数(LPV,Linear Parameter-Varying)控制律设计方法.该方法将间隙度量引入LPV控制器设计中,提出了基于最优间隙度量的凸分解策略,并将其应用于多胞顶点的分解和鲁棒LPV控制器的自增益调参,以降低控制器的保守性;考虑模型的参数不确定性求取多胞LPV系统的顶点模型并设计顶点控制器,以提高顶点边界附近LPV控制器的鲁棒性;以某型高超声速飞行器为对象设计了鲁棒LPV控制器.仿真结果表明:该方法能降低大包线内控制器的保守性,实现高超声速飞行器在整个设计包线内精确的指令跟踪,并且在模型参数存在大的不确定性情况下仍保证系统的鲁棒性能和稳定性. 展开更多
关键词 线性变参数系统 间隙度量 不确定性 高超声速飞行器 鲁棒控制
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基于间隙度量的高超声速飞行器包线定量划分 被引量:6
2
作者 何超凡 杨凌宇 +1 位作者 李鑫 何念念 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1250-1255,共6页
针对高超声速飞行器飞行包线划分缺乏依据、传统划分方法繁琐等问题,将能够描述模型差异程度的间隙度量理论引入到包线划分过程中,提出了一种新型包线定量划分方法.详细阐述了基于间隙度量理论的线性系统间差异度的定量计算方法;以间隙... 针对高超声速飞行器飞行包线划分缺乏依据、传统划分方法繁琐等问题,将能够描述模型差异程度的间隙度量理论引入到包线划分过程中,提出了一种新型包线定量划分方法.详细阐述了基于间隙度量理论的线性系统间差异度的定量计算方法;以间隙度量值为量化指标,通过分析模型全包线特性变化规律,给出了确定区域划分边界的方法,并在此基础上给出了一种基于模型差异程度最小化的控制器设计标称点选择方法.结合某型高超声速飞行器进行了验证,结果表明该方法能够提高包线划分过程的自动化程度,分区和标称点选择合理,控制效果良好. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 飞行包线 幅频特性 自动化 间隙度量
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基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制 被引量:1
3
作者 齐卫祎 邓拓宇 《电力科学与工程》 2022年第1期57-64,共8页
针对火电机组主汽温被控对象所具有的大惯性、大迟延以及其随机组负荷变化而发生的参数时变性,为解决传统串级控制方案在机组深度调峰情况下控制品质恶化的问题,提出了一种基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制策略。引入间隙度量理论... 针对火电机组主汽温被控对象所具有的大惯性、大迟延以及其随机组负荷变化而发生的参数时变性,为解决传统串级控制方案在机组深度调峰情况下控制品质恶化的问题,提出了一种基于间隙度量的多模型过热汽温预测控制策略。引入间隙度量理论来确定各模型输出的权值。首先选取若干个典型工况设计局部预测控制器;再运用间隙度量理论,计算各个局部预测控制器的输出权值,进而加权求出控制器的输出值。仿真研究表明,该方法可以很好地应对机组负荷变化时被控对象参数变化的问题;与使用常规的串级控制以及单模型预测控制方案相比,主汽温的动态和稳态性能得到了改善。 展开更多
关键词 过热汽温 多模型 预测控制 间隙度量 火电机组
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间隙度量模式下的闭环系统故障诊断实现
4
作者 余伟 江艳 张凡 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2293-2301,共9页
现有基于解析模型的故障诊断方法,大都是在欧氏距离下的残差度量,难以有效解决闭环系统的故障诊断.本文从鲁棒控制理论中的系统间隙度量这一新的视角出发,利用其特别适合于闭环性能度量这一根本特性,采用互质分解技术建立包含不确定性... 现有基于解析模型的故障诊断方法,大都是在欧氏距离下的残差度量,难以有效解决闭环系统的故障诊断.本文从鲁棒控制理论中的系统间隙度量这一新的视角出发,利用其特别适合于闭环性能度量这一根本特性,采用互质分解技术建立包含不确定性和扰动的系统数学模型;基于间隙度量技术,给出故障检测和故障分级分类方法;最后在现役飞机、电动汽车和工业伺服驱动等领域广泛采用的电机双闭环系统中,通过与传统方法对比,在数值实验中验证本方法的有效性. 展开更多
关键词 间隙度量 闭环系统 故障诊断 故障检测 故障分级分类
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间隙度量与跟踪系统中的鲁棒控制器设计 被引量:6
5
作者 刘斌 王常虹 李伟 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1713-1718,共6页
为定量研究鲁棒控制器允许对象有尽可能大的不确定性,在引入间隙度量的基础上,定义了跟踪系统鲁棒控制器的鲁棒边界,并对某跟踪系统设计了基于间隙度量的鲁棒控制器.该控制器能兼顾对象的不确定性与控制器的不确定性.由仿真结果可以看出... 为定量研究鲁棒控制器允许对象有尽可能大的不确定性,在引入间隙度量的基础上,定义了跟踪系统鲁棒控制器的鲁棒边界,并对某跟踪系统设计了基于间隙度量的鲁棒控制器.该控制器能兼顾对象的不确定性与控制器的不确定性.由仿真结果可以看出,与普通的PID控制器相比,具有较大鲁棒边界的鲁棒控制器不仅具有较强的干扰抑制能力,而且能够在模型加性不确定性存在的情况下具有很好的跟踪性能. 展开更多
关键词 间隙度量 鲁棒控制器 跟踪系统 模型不确定性
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基于间隙度量的燃气轮机分段线性化建模方法 被引量:4
6
作者 杨庆材 李淑英 +1 位作者 赵宁波 曹云鹏 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期58-63,共6页
针对燃气轮机分段线性化模型建立过程中模型选择缺乏依据的问题,通过引入间隙度量表征线性化模型之间的相似程度,根据选定的间隙度量阈值实现燃气轮机分段线性化模型完备且非冗余选择。应用该方法建立某型分轴燃气轮机的分段线性化模型... 针对燃气轮机分段线性化模型建立过程中模型选择缺乏依据的问题,通过引入间隙度量表征线性化模型之间的相似程度,根据选定的间隙度量阈值实现燃气轮机分段线性化模型完备且非冗余选择。应用该方法建立某型分轴燃气轮机的分段线性化模型,并与等间隔选取方法进行对比研究。结果表明:该方法不仅为分段线性化模型选择提供理论依据,而且能够在保证模型精度的同时降低线性化模型数量,避免模型冗余。 展开更多
关键词 燃气轮机 分段线性化模型 间隙度量 状态空间模型 模型选择
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基于间隙度的变换器早期故障诊断方法
7
作者 张莹 郭楚佳 马力文 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第4期1542-1548,共7页
变换器早期故障特征微小,极易被电网复杂工况信号淹没,因此早期故障诊断可以避免电力系统故障发酵,保证供电安全。但传统基于电流、电压残差信号的方法难以实现早期故障诊断。引入间隙度作为一种新的度量工具,可以由系统间内部距离描述... 变换器早期故障特征微小,极易被电网复杂工况信号淹没,因此早期故障诊断可以避免电力系统故障发酵,保证供电安全。但传统基于电流、电压残差信号的方法难以实现早期故障诊断。引入间隙度作为一种新的度量工具,可以由系统间内部距离描述早期故障。通过卡尔曼滤波器观测的输出状态可以建立早期故障模型,将模型间的间隙度作为早期故障诊断特征,由系统内部衡量故障偏差,进行故障类别和故障强度诊断,提高系统稳定性。通过仿真实验搭建变换器模型,验证以间隙度为度量工具实现变换器早期故障诊断的有效性,通过与传统残差阈值方法比较,本文方法可以有效提高变换器早期故障诊断灵敏度同时降低误判率。 展开更多
关键词 间隙度量 变换器 早期故障诊断 卡尔曼滤波算法
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燃煤机组过热汽温宽负荷模型前馈控制 被引量:1
8
作者 陈祎璠 曹越 司风琪 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期76-83,共8页
为了对燃煤机组过热汽温宽负荷运行时进行更精确地前馈控制,提出一种基于物理引导神经网络(PGNN)的预测前馈信号模型,并基于间隙度量法确定了多模型的负荷段分配。多模型间隙度量PGNN预测方法采用多模型间隙度量方法对负荷区段进行合理... 为了对燃煤机组过热汽温宽负荷运行时进行更精确地前馈控制,提出一种基于物理引导神经网络(PGNN)的预测前馈信号模型,并基于间隙度量法确定了多模型的负荷段分配。多模型间隙度量PGNN预测方法采用多模型间隙度量方法对负荷区段进行合理划分,结合过热器机理引导的长短期记忆神经网络,可以对强耦合、大惯性的过热汽温宽负荷前馈信号进行精准预测。结果表明:在机组宽负荷运行时,随着负荷降低控制对象的非线性程度逐渐增强,需要更多的模型数量,采用多模型间隙度量PGNN前馈控制方法可以在不同工况下采用与当前工况相适应的前馈信号,有效提升过热汽温的调节精度和稳定性。 展开更多
关键词 燃煤机组 过热汽温 前馈控制 深度神经网络 多模型间隙度量PGNN
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基于扩张状态观测器的双母管系统预测控制
9
作者 唐炜洁 沈炯 +2 位作者 张俊礼 王海涛 董宸 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期489-496,共8页
双母管式机组较为广泛地应用于热电联产机组中,但由于多炉多机和2根大容量母管互相影响,导致热电负荷跟踪不及时,母管压力控制自动化水平较低。为此,针对双母管系统的非线性、强耦合、大迟延特性,设计了基于广义扩张状态观测器的多模型... 双母管式机组较为广泛地应用于热电联产机组中,但由于多炉多机和2根大容量母管互相影响,导致热电负荷跟踪不及时,母管压力控制自动化水平较低。为此,针对双母管系统的非线性、强耦合、大迟延特性,设计了基于广义扩张状态观测器的多模型预测控制(generalized extended state observer based muti-model predictive control,GESOMMPC)方法。首先,建立了基于间隙度量(gap-metric)的多模型控制对象用于逼近非线性系统;其次,设计了扩张状态观测器估计系统耦合的集总扰动,并作为前馈信号输入到预测控制器中;最后,设计基于扰动前馈的多模型预测控制器实现对双母管系统的控制。实验结果表明,相对于PID方法,所提方法在满足电热负荷的同时,可以在允许范围内保持母管压力稳定,且动态偏差更小,过渡过程时间更短。 展开更多
关键词 双母管 状态观测器 预测控制 间隙度量 多模型
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航空发动机全包线鲁棒变增益LPV控制律设计 被引量:7
10
作者 吴斌 黄金泉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期252-258,共7页
提出了一种结合多胞形鲁棒变增益控制综合技术和基于系统广义距离的调度策略的航空发动机全包线控制方法。利用雅克比线性化方法获得包线内多点的发动机线化模型,将这些点作为多胞形模型的顶点,并利用多胞形鲁棒变增益控制综合技术设计... 提出了一种结合多胞形鲁棒变增益控制综合技术和基于系统广义距离的调度策略的航空发动机全包线控制方法。利用雅克比线性化方法获得包线内多点的发动机线化模型,将这些点作为多胞形模型的顶点,并利用多胞形鲁棒变增益控制综合技术设计顶点控制器。引入能够反映系统广义距离的间隙度量来计算包线内其他点的凸分解系数,结合顶点控制器实现全包线内发动机中间状态高压转速控制。全包线内的仿真结果表明,采用该控制方法能够满足航空发动机中间状态控制要求,具有较好的鲁棒性和跟踪性能,同时保证了控制器在全包线范围的稳定性。 展开更多
关键词 航空发动机 线性变参数 间隙度量 多胞模型 全包线
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高超声速飞行器应用保护映射的大包线控制律 被引量:4
11
作者 刘梦影 刘燕斌 +2 位作者 肖地波 陆宇平 张亚平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1540-1550,共11页
针对高超声速飞行器模型具有高度非线性和易变的动态特性,应用保护映射理论提出了一种高超声速飞行器大包线控制律设计方法.首先,结合间隙度量理论建立高超声速飞行器线性变参数(linear parameter-varying,LPV)模型,然后设计控制器结构... 针对高超声速飞行器模型具有高度非线性和易变的动态特性,应用保护映射理论提出了一种高超声速飞行器大包线控制律设计方法.首先,结合间隙度量理论建立高超声速飞行器线性变参数(linear parameter-varying,LPV)模型,然后设计控制器结构并计算初始点的控制器参数,并根据保护映射理论分析初始控制器使闭环系统稳定的参数区间,通过迭代运算自适应地获得满足性能要求的控制器参数集合.仿真结果表明,建立的LPV模型具有良好的精确度;所设计的大包线控制律能够满足高超声速飞行器的性能要求,并且保证系统在飞行域内全局稳定. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 大包线 线性变参数 间隙度量 保护映射
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含异步变速风机的风电场一次调频等值建模与仿真 被引量:15
12
作者 姚琦 刘吉臻 +1 位作者 胡阳 孟洪民 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期185-192,共8页
风机参与系统一次调频目前已成为各国电网对风机并网的基本要求,但是适用于预测控制等算法的大型风电场频率响应动态特性数学描述尚未有充分研究。文中提出了参与调频前运行于最大功率点跟踪模式下的异步变速风机参与一次调频时的全风... 风机参与系统一次调频目前已成为各国电网对风机并网的基本要求,但是适用于预测控制等算法的大型风电场频率响应动态特性数学描述尚未有充分研究。文中提出了参与调频前运行于最大功率点跟踪模式下的异步变速风机参与一次调频时的全风况出力响应模型,基于小信号增量法获得了不同工况下出力响应的线性化描述,与风机非线性模型对比验证了所提线性化模型的有效性和准确性。此外,在单机线性化模型基础上,基于间隙度量计算将特性相似的风机进行聚类,建立了风电场出力响应等值模型。仿真结果表明,所提等值模型在降低风电场调频模型复杂度的前提下保证了风电场频率响应特性的逼近精度。 展开更多
关键词 一次调频 异步变速风机 线性化模型 间隙度量 等值模型
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基于故障程度的自适应优化容错控制 被引量:2
13
作者 李雅 侯彦东 刘畅 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2021年第23期295-302,共8页
为了解决故障严重程度等级划分缺乏依据、传统经验直接划分可靠度不高局限明显等问题,提出一种结合间隙度量方法的故障程度等级度量标准。引入间隙度量的相关方法定义一种新的故障等级划分方法,通过这种故障等级划分方法可以直观便捷地... 为了解决故障严重程度等级划分缺乏依据、传统经验直接划分可靠度不高局限明显等问题,提出一种结合间隙度量方法的故障程度等级度量标准。引入间隙度量的相关方法定义一种新的故障等级划分方法,通过这种故障等级划分方法可以直观便捷地确定故障的严重程度。根据不同的故障情况,结合预设的最优容错控制措施对故障系统进行容错控制,有效地提升了系统的鲁棒性和稳健性。设计了两种不同形式的基于故障程度的自适应优化容错控制器,并对容错控制的效果进行了对比分析,仿真实验验证了该方法的有效性,与常规容错方法相比更加灵活高效。 展开更多
关键词 故障诊断 间隙度量 自适应优化 容错控制
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面向一体化设计的高超声速飞行器变参建模方法 被引量:1
14
作者 汤佳骏 曹瑞 +3 位作者 刘燕斌 陆宇平 朱鸿绪 衣春轮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1320-1328,共9页
为本体-控制一体化设计提供有效模型,有助于解决高超声速飞行器控制与外形优化问题。针对直接基于非线性模型进行一体化设计难度大和采用简单的线性模型无法反映飞行器在大包线飞行的动态特性的问题,本文提出面向一体化设计的高超声速... 为本体-控制一体化设计提供有效模型,有助于解决高超声速飞行器控制与外形优化问题。针对直接基于非线性模型进行一体化设计难度大和采用简单的线性模型无法反映飞行器在大包线飞行的动态特性的问题,本文提出面向一体化设计的高超声速飞行器变参代理建模方法,为高超声速飞行器本体-控制一体化优化设计提供精确的本征模型。该方法是包含建模与模型校验的一套完整流程,通过参数分类决策减小建模过程计算量,最终建立包含飞行条件、本体特征等多参数的线性变参代理模型。将提出的建模方法应用于参考飞行器,仿真验证了所建模型能良好表征原对象的非线性特性。 展开更多
关键词 本体-控制一体化 高超声速飞行器 变参代理模型 间隙度量 参数分类决策 大包线飞行 模型校验
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故障诊断与容错控制的一个新框架 被引量:8
15
作者 周克敏 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1035-1042,共8页
讨论现有基于模型的故障诊断与容错控制方法的局限性,并由此提出一个基于ν-间隙度量来处理故障诊断与容错控制的新框架.并且,讨论了如何在此框架下对故障进行分类和分级以及提出如何进行容错控制的一般性控制结构.
关键词 故障诊断 容错控制 ν-间隙度量 鲁棒控制 系统辨识
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基于最优选点数的多胞LPV建模及其鲁棒控制研究 被引量:1
16
作者 郑亚龙 江驹 徐文萤 《舰船电子工程》 2019年第11期56-60,83,共6页
针对高超声速飞行器飞行包线范围大以及模型参数存在较大不确定性的问题,分别从建模和控制两个方面进行研究。将能够描述模型差异程度的间隙度量理论引入到LPV建模过程中,提出一种新型包线定量划分以及优化选点方法;考虑模型的参数不确... 针对高超声速飞行器飞行包线范围大以及模型参数存在较大不确定性的问题,分别从建模和控制两个方面进行研究。将能够描述模型差异程度的间隙度量理论引入到LPV建模过程中,提出一种新型包线定量划分以及优化选点方法;考虑模型的参数不确定性建立不确定多胞LPV系统,通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)得到鲁棒控制增益矩阵。同时,提出了可以保证顶点存在不确定性的闭环LPV系统渐近稳定的充分条件。将上述方法应用于高超声速飞行器建模及速度高度跟踪控制问题上,仿真结果表明:该方法能够降低传统大包线内LPV建模的保守性,实现高超声速飞行器在整个设计包线内精确的指令跟踪,并且在模型参数存在大的不确定性情况下仍保证系统的鲁棒性能和稳定性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 最优选点数 间隙度量 不确定多胞LPV 鲁棒控制
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高超声速飞行器大包线切换LPV控制方法 被引量:26
17
作者 张增辉 杨凌宇 申功璋 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1706-1716,共11页
高超声速飞行器飞行包线和参数变化范围大,气动参数存在较强不确定性,要求控制器能够适应大的飞行包线并具有较好的鲁棒性。针对上述问题,提出一种基于间隙度量的大包线滞后切换线性变参数(LPV)控制方法。依照时变参数将设计包线划分为... 高超声速飞行器飞行包线和参数变化范围大,气动参数存在较强不确定性,要求控制器能够适应大的飞行包线并具有较好的鲁棒性。针对上述问题,提出一种基于间隙度量的大包线滞后切换线性变参数(LPV)控制方法。依照时变参数将设计包线划分为若干子区域,将多胞理论和间隙度量引入控制器求解,提出了基于最优间隙度量的LPV控制方法,并利用此方法独立设计各子区域的LPV控制器,以改善控制器控制性能和鲁棒性能;利用基于重叠区域的滞后切换策略实现大包线内各子区域控制器的切换,以抑制切换面附近控制器的切换抖动,并证明了切换闭环系统的稳定性;最后以某型高超声速飞行器为对象设计了大包线滞后切换LPV控制器。仿真结果表明该方法可实现控制指令的精确跟踪,提高设计包线内LPV控制器的控制性能和鲁棒性能,并能保证切换系统的稳定性。 展开更多
关键词 线性变参数控制 切换系统 高超声速飞行器 大包线 间隙度量 滞后切换
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基于代理模型的高超声速飞行器外形参数优化 被引量:9
18
作者 衣春轮 刘燕斌 +3 位作者 曹瑞 汤佳骏 朱鸿绪 何家皓 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2354-2365,共12页
针对高超声速飞行器分析复杂且难度较大,提出了一种代理模型的构建方法,使用代理模型近似替代性能分析与优化过程中含有复杂学科耦合的机理模型。根据巡航任务需求,确定了优化目标为静动态性能最优与模型差异最小。使用灵敏度分析的方法... 针对高超声速飞行器分析复杂且难度较大,提出了一种代理模型的构建方法,使用代理模型近似替代性能分析与优化过程中含有复杂学科耦合的机理模型。根据巡航任务需求,确定了优化目标为静动态性能最优与模型差异最小。使用灵敏度分析的方法,建立了代理模型。将代理模型进行静动态性能分析,并与机理模型配平结果进行了对比验证,发现两个模型的配平特性趋势是完全一致的,迎角的数值差不足3%,升降舵偏转角的数值差仅在前体下倾角较大时偏大,约为20%。基于构建的代理模型与优化的性能指标,对模型的外形参数进行了配平性能优化与间隙度量优化,并与机理模型的优化结果与优化效率进行对比,发现两者结果相差不足2%,但使用代理模型的优化效率提高了456%,证明了基于代理模型的优化可以在确保精度的基础上提高优化效率。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 代理模型 模型对比 外形参数优化 间隙度量
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网络信息模式下大范围工况运行系统的多模型协同预测控制 被引量:1
19
作者 亓晓雯 李少远 邹媛媛 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2018年第1期5-15,共11页
针对大范围工况运行的非线性系统,提出了网络信息模式下的多模型协同预测控制算法.系统发生大范围工况切换时,应用间隙度量理论将非线性系统操作空间分为不同工况下的局部子空间,在每个子空间内采用局部线性模型代替非线性模型,设计基... 针对大范围工况运行的非线性系统,提出了网络信息模式下的多模型协同预测控制算法.系统发生大范围工况切换时,应用间隙度量理论将非线性系统操作空间分为不同工况下的局部子空间,在每个子空间内采用局部线性模型代替非线性模型,设计基于局部模型的无穷时域预测控制器.针对状态变量在不同子空间的转移问题,考虑预测状态在子区间的转移对控制性能的影响,优化N步时域的控制序列代替单一的反馈控制律,降低多模型预测控制中忽略区间转移带来的保守性.将该算法施加于化工过程中广泛应用的连续搅拌釜式反应器,仿真结果表明了算法的有效性. 展开更多
关键词 网络信息 协同预测控制 间隙度量 多工况系统 线性模型
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