鲁棒多变量预测控制技术在常减压装置上的应用

介绍了鲁棒多变量预测控制技术在常减压装置上的应用情况。这一先进工艺控制技术投用以后,产品质量控制稳定性、产品收率以及经济效益均有提高。

基于广义比例积分观测器的永磁同步电机鲁棒谐振预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效应会导致周期扰动,进而建立带有非周期和周期性扰动的PMSM精确数学模型;其次,基于内模原理,将包含扰动频率的谐振多项式嵌入电流预测模型,可有效地抑制周期性扰动;最后,采用GPI观测器估计由参数失配引起的集总扰动,并通过前馈补偿消除非周期扰动。实验结果表明,该方法能提高系统面对非周期及周期性扰动时的鲁棒性。

基于扰动预测的网联车鲁棒协同巡航预测控制

针对车辆巡航过程中前车未来加速度不确定性引起的控制问题,提出了一种用于解决网联车巡航问题的鲁棒模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法。采用车辆误差模型,将前车预测加速度与实际加速度之间的偏差视为加性扰动。根据已知的物理约束,先通过滚动预测的方法得到更紧凑的扰动多面体,然后对原系统的约束进行紧缩处理以降低传统tube MPC的保守性。基于传统tube MPC在控制器中引入前馈补偿,通过l2增益特性条件得到相应的线性增益,提出一种基于滚动扰动预测的tube MPC算法,并且证明了该算法是输入到状态稳定的。通过5辆车的数值仿真,验证了该算法的有效性。

鲁棒性多变量预测控制技术的研究和应用

针对时变性强、强耦合和大时滞等过程控制问题,介绍多变量预测控制的一种应用-鲁棒性多变量预测控制技术(RMPCT)的特点及其模型算法,并且论述了预测控制在系统辨识的方面的应用;同时,对软测量仪表的计算误差进行了分析,并根据不同的原因建立了相应的校正模型。用先进控制可以极大地提高石油化工装置的技术水平和经济效益。而作为先进控制核心的系统辨识问题已成为控制系统研究的热点问题。

基于分布鲁棒模型预测控制的微电网多时间尺度优化调度

源荷多元不确定性给“源荷储”一体化微电网优化调度带来了诸多挑战,但传统方案存在优化模型过于片面极端和时间尺度单一导致调度不合理的问题,无法兼顾可靠性和经济性,并且难以协调不确定性分析方法与不同时间尺度之间的配合关系。文中基于数据驱动的多离散场景分布鲁棒方法,提出一种微电网两阶段分布鲁棒日前优化调度模型,使用列和约束生成算法进行求解。结合改进分布鲁棒优化的不确定方法、多时间尺度调度策略和模型预测控制理论,通过逐级细化调度时间尺度和减小预测周期的长度来提高精度,以最小化发电成本以及调节成本等为目标建立日前-日内多时间尺度滚动优化调度模型,较大程度上抵抗系统不确定性因素的影响。结合算例仿真分析,进一步说明了所提模型能够有效消纳新能源、降低运行成本同时兼顾安全性和经济性。

执行器随机失效系统鲁棒预测容错切换控制

针对一类具有执行器随机失效问题的离散线性系统,提出一种基于故障概率情况下的鲁棒预测容错切换控制方法。首先,将工业过程建立成新型多自由度状态空间模型,设计含有故障概率的容错控制器;其次,引入系统故障和其恢复时的随机概率,利用李雅普诺夫判据给出基于线性矩阵不等式形式的稳定性条件,再通过指数稳定的相关证明求解出不同执行器切换时的稳定条件,以保证系统故障时容错控制与无故障时常规控制间的切换;然后,控制器设计时还充分考虑了设定值变化时所产生的跟踪误差带来的影响。最后,通过仿真结果验证了所提方法的可行性。

常减压装置鲁棒多变量预测控制应用

介绍了在常减压装置上应用先进控制技术(APC)的策略及效果分析,建立了RMPCT多变量控制器的运行环境及软硬件配置,重点论述了多变量预测控制器的控制思想和控制算法.通过APC技术的开发应用,结合实际建立常减压装置初馏与常压部分和减压部分RMPCT多变量控制器,取得了良好的应用效果.

阀控缸系统线性矩阵不等式凸优化算法鲁棒模型预测控制

针对阀控缸系统力跟踪控制过程中受到位置干扰,导致控制精度难以保证的问题,提出一种基于线性矩阵不等式凸优化算法的鲁棒模型预测控制策略。将一般模型预测控制的最小化性能指标转化为求解满足线性矩阵不等式组的最优化问题,对其进行稳定性分析。考虑输入输出受约束的离散时变不确定性系统,讨论该控制策略对系统参数不确定性的鲁棒性以及对系统外扰动的抑制能力。结果表明,在不同频率位置干扰信号作用下,该控制策略比一般模型预测控制具有更好的跟踪效果和鲁棒性。

城轨列车全自动运行系统噪声子空间鲁棒预测控制方法

为建立与实际运行状态更吻合、预测精确度更高的城轨列车全自动运行(fully automatic operation, FAO)系统预测控制模型,根据城轨列车运行的历史数据,综合考虑城轨列车运行过程中的噪声干扰,采用子空间辨识方法得到含噪声的预测控制模型,控制过程不断加入实时采集的数据,迭代模型辨识的历史数据,在线更新模型参数,得到抗干扰能力较强的城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器。分别采用幅值为0、2、5、10 km/h的随机干扰噪声,在软件MATLAB中进行仿真试验,对比分析城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测器与传统子空间预测控制器的预测精度。结果表明:在随机噪声干扰下,城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器的预测精度较高,噪声幅值为10 km/h时预测精度比传统子空间预测控制器提高14.21%。城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器可在强干扰运行状态下高精度跟踪给定运行曲线。

高空舱进气环境压力模拟鲁棒模型预测控制

针对航空发动机高空环境模拟过渡态试验对高空舱进气环境压力模拟系统提出的强抗扰性、强鲁棒性等控制综合品质要求,设计了一种基于鲁棒模型预测控制(Robust Model Predictive Control,RMPC)的高空舱进气环境压力控制方法。RMPC采用滚动时域优化和扰动反馈补偿的方法,在预测控制框架内处理模型的不确定性。通过建立进气环境压力模拟系统设备特性模型,设计了基于RMPC的进气环境压力控制策略,搭建了仿真平台,与线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)方法进行了对比分析。仿真结果表明,应用RMPC技术后,动态调节时间由7.68 s缩短至3.91 s,最大瞬时波动量由0.94%减小至0.25%,该技术能够大幅提高发动机高空环境模拟过渡态试验中进气环境压力模拟的动态响应速度、控制精度和抗扰能力。

多变量广义预测控制系统的鲁棒稳定性

根据非自适应下广义预测控制（ＧＰＣ）与线性二次型高斯（ＬＱＧ）最优控制间的一致关系，利用ＬＱＧ／ＬＴＲ技术对ＧＰＣ鲁棒稳定性作了分析，从而为ＧＰＣ中观测器矩阵的选取给出理论基础．

具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞系统鲁棒预测控制

针对具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞离散系统,提出一种混合H 2/H∞指标的鲁棒模型预测控制方法。首先,用凸组合方法对执行器饱和特性进行变换,很大程度上降低了处理执行器饱和特性的复杂度,并且构造了依赖时变时滞上下界的Lyapunov-Krasovskii泛函。其次,通过Lyapunov稳定性理论,研究了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制在范数有界意义下的扰动抑制问题,得到了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制器存在的充分条件。最后,进行仿真对比,结果表明提出的方法具有很强的鲁棒性和良好的应用价值。

一种功率前馈的鲁棒预测无差拍并网控制方法

在光伏并网控制中,延时和滤波电感量变化会影响系统响应速度、稳定性及并网电流畸变率。对此,该文提出一种功率前馈的鲁棒预测无差拍并网控制方法。通过引入功率前馈控制加快系统的响应速度。鲁棒预测无差拍控制方法被提出用于并网电流控制,以增强系统的鲁棒性,降低因控制延时和电感量偏差对并网电流造成的畸变。分析带延迟环节的z域无差拍控制模型,并讨论延时和电感量取值对系统稳定性的影响。给出鲁棒预测无差拍控制的设计方法,并根据z域内的传递函数对其进行稳定性分析,确定控制参数的选取范围。仿真与实验结果证明了所提控制方法的有效性。

不确定系统的鲁棒与随机模型预测控制算法比较研究

近几十年来,不确定系统模型预测控制的理论和应用得到了飞速发展.本文简要地回顾了不确定系统中鲁棒模型预测控制和随机模型预测控制的发展历史,总结了它们的相关应用,并较为细致地分析了线性不确定系统模型预测控制的各种主要算法.通过总结各种算法的通用模型、运作方式、问题规模,以及它们保证递归可行性、稳定性的方法,分析了部分算法可行域间的关系,揭示了各种算法的主要特点、适用场合和未来可发展方向,并通过仿真实例直观地分析了各种算法的性能和可靠性.

离线鲁棒预测控制器综合方法的改进方案

对离线鲁棒预测控制器综合方法进行改进.离线鲁棒预测控制算法离线确定一个控制律序列,对应一组吸引域;在线根据当前状态位于哪个吸引域内部(或哪两个吸引域之间)选择相应的一个控制律(或相邻的两个控制律的线性插值).引入参数Lyapunov函数得到多包椭圆型吸引域和多包二次稳定的离线控制律,改进了控制器的可行性和最优性.改进的控制器保持了稳定性以及控制律关于系统状态的连续性.

光伏并网发电与无功补偿的鲁棒预测控制

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出了一种兼具并网发电和无功补偿功能的鲁棒预测控制方法,使系统在向电网和本地负载提供有功电能的同时也能提供负载所需的无功电能。在分析系统结构基础上,通过构建两相正交电流和利用瞬时无功电流ip-iq算法,检测出单相负载的无功电流的直流分量,通过直流侧电压外环PI控制输出得到有功电流的直流分量,从而获取并网指令电流。考虑到传统无差拍电流控制中的延时和并网滤波电感变化,提出了一种鲁棒预测电流无差拍控制方法,以增强系统的鲁棒性以及降低因控制延时和电感量偏差对并网电流造成的畸变。根据z域内的传递函数对其进行了稳定性分析,确定了控制参数的选取范围。仿真与实验结果证明了提出的控制方法的有效性。

过驱动飞行器线性参变鲁棒预测跟踪控制策略

针对飞行包线内过驱动飞行器参数线性时变、控制量多增益调度难的问题,基于约束动态控制分配提出了一种主环线性参变鲁棒预测跟踪控制器.采用飞行状态增量以及跟踪指令误差为增广变量,建立了过驱动飞行器的多面体线性参变离散控制模型.引入H_∞性能指标,通过参变量转换将无穷时域min-max非线性鲁棒预测控制优化问题约简为线性矩阵不等式凸优化问题.以操纵面偏转跟踪误差和偏转变化量为混合二次型指标,建立了包含执行器动态性能的无约束控制分配模型.进而考虑操纵面的物理约束,设计了级联动态控制分配策略.仿真结果表明,该方法能够生成合理的操纵面控制指令,实现参考指令的有效跟踪.

基于鲁棒模型预测控制的配电网供电恢复策略

随着微网技术的发展,配电网发生故障后,利用配电网中的微网为停电负荷提供应急供电,可以减小配电网停电范围,提高配电网的弹性。由于微网内可再生能源出力和负荷需求存在不确定性,现有研究主要采用单时步随机优化方法生成供电恢复策略。然而,由于准确的概率分布模型较难获得,且单时步优化方法仅优化未来一个时间段的运行方案,忽略了多个时间段中状态的相关性,降低了运行的效率。为此,文中提出了基于鲁棒模型预测控制的弹性运行策略。首先,以每个控制周期内多个时步的成本最低为优化目标,建立了基于鲁棒模型预测控制的优化决策模型。由于该模型是min-max问题,难以直接求解,可采用强对偶理论将其转换为单层混合整数模型。最后,采用IEEE 69节点配电系统对所提方法的有效性进行了验证。

不确定滞后系统的鲁棒模型预测控制

对于输入受约束的离散不确定滞后系统,提出鲁棒模型预测控制方法,其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输入矩阵当中,且满足范数有界条件。用LMI解决滞后系统的不确定性和约束,针对滞后系统给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件,通过求解LMI凸优化得到状态反馈控制律,对提出的方法进行了数字仿真研究,结果表明,基于 LMI约束不确定滞后系统的鲁棒模型预测控制易于求解,适于实际应用。

一类具有非线性扰动的多重时滞不确定系统鲁棒预测控制

针对一类具有非线性扰动且同时存在多重状态和输入时滞的不确定系统,提出一种鲁棒预测控制器设计方法.基于预测控制滚动优化原理,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities,LMIs)方法,首先近似求解无限时域二次性能指标优化问题,然后优化非线性扰动项所应满足的最大上界,定量地研究鲁棒预测控制在范数有界意义下的扰动抑制问题,并给出了鲁棒预测控制器存在的充分条件.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.