基于MV基准界的多变量控制系统性能评价方法

为解决关联矩阵难以估计的问题,提出利用最小方差(MV)基准界评价多变量控制系统性能的方法.建立了另一最小方差基准下界,此新下界可通过过程数据和对角关联矩阵得到.几种建界方法相互结合,形成一套完整的、基于最小方差基准界的多变量控制系统性能评价理论体系.通过仿真实验验证了该评价方法的有效性.

对角加载的空间快时MV自适应单脉冲技术

单脉冲技术已被广泛应用到各种精密跟踪系统中,但在干扰环境中,特别是干扰出现在主波束区域时会导致传统的单脉冲角度估计失效。在分析空时自适应单脉冲技术的基础上,提出一种基于对角加载的子阵级空间快时自适应最小方差单脉冲角度估计技术。在尽量不消耗过多系统自由度的前提下,该方法能够有效提高干扰情况下的单脉冲角度估计性能。

控制系统性能评估技术发展综述

对控制性能评估(CPA)技术的研究已有近三十年。因CPA在保证控制系统高效、稳定运行方面的显著特点,一直受到学术和工业界的关注。特别是随着工厂所用控制系统的升级和完善,工业过程数据的存储和利用更为方便。这些丰富且包含大量价值的数据成为推动CPA技术发展的重要基础。首先,从控制回路中性能下降的原因分析出发,阐述了性能评估的主要任务和作用。然后,对CPA领域发展比较完善的评估部分,整理综述了多种性能评估指标的研究现状。最后,为便于对该领域感兴趣的研究者入手研究,简要介绍了四种用于CPA的公开数据库,并对CPA技术的发展趋势进行了展望。

一类线性时变多变量系统的广义最小方差控制和性能评价

针对一类具有可确定"时滞"的线性时变多变量控制系统的性能评价方法进行研究。利用特别定义的关联矩阵和正常相乘的方法,计算出LTV MIMO过程广义最小方差控制律的解析解,并由此获得了广义最小方差基准。为避免估计关联矩阵所带来的困难,利用过程数据和关联矩阵阶数建立了LTV MIMO GMV基准上界。理论和仿真研究表明,上述方法能够正确和有效地评价LTV MIMO系统。

前馈反馈线性时变多变量控制系统性能评价

本文研究一类具有可确定"时滞"的线性时变多变量(linear time-varying multiinput-multioutput,LTV MIMO)控制系统的性能评价方法.定义了该类系统中相当于单回路"过程滞后"的矩阵因子——关联矩阵,并利用该关联矩阵和正常乘法提出一套建立线性时变多变量控制回路前馈反馈最小方差(minimum vari-ance,MV)基准的系统化算法和过程.需要考虑到LTV系统特有的计算特性,利用实际最小方差输出而不是关联滤波最小方差输出获得MV基准.理论和仿真研究表明,所提方法能准确和有效地评价线性时变多变量过程.

基于数据驱动的控制器综合性能优化

为了提高过程回路的控制性能,提出一种基于数据驱动的控制器综合性能优化方法。首先,通过分析虚拟参考反馈校正方法与内模控制器设计过程的联系,确定数据驱动控制器校正所需参考模型的结构;然后,定义一种结合绝对误差积分和最小方差性能基准的综合性能指标,再基于该指标确定参考模型的未决参数;最后,利用控制系统闭环数据实现对控制器参数的校正。通过数值仿真和工业实例验证了所提方法的有效性,并将其与内模控制(IMC)-比例积分微分(PID)方法进行比较,验证了该方法的优越性。

具时变扰动动态的多变量控制系统性能评价

针对具有两种时变扰动动态——突变扰动和线性时变扰动的多变量控制系统性能评价方法进行研究。两种扰动的不同动态特性决定了要采取不同的评价方法。突变扰动的情况,利用Olaleye和Xu整体优化SISO过程的思想建立MIMO的实用MV基准;线性时变扰动的情况,将关联矩阵引入视系统为LTV过程,提出一套针对LTV扰动建立时变MIMO MV基准的系统化算法和过程。理论和仿真研究表明所提出的方法能正确和有效的评价具有时变扰动的多变量系统。

非负性最小方差集的选择理论与实现

本文首先给出了最小方差集的运算模型，在此基础上指出了非负解的重要意义，并给出了非负解的枚举算法。

四水箱控制系统的性能评价

针对基于最小方差的性能评价准则由于只考虑时滞引起的性能限制,不适合对PID控制回路进行性能评价的问题,本文采用PID能实现最小方差控制准则,对四水箱控制系统进行性能分析,得到的性能指标比传统最小方差准则明显提高,控制器参数大大改善了过程的输出方差。实验表明,PID能实现最小方差准则能够为PID控制器的性能评价提供一个合理的评价基准,更说明其对特定类型控制器性能评价所具有的实际意义。

火电厂协调控制系统的性能评价

基于多变量系统的性能评价,论文首先提出了一套完整的基于最小方差基准界的性能评价体系,该体系包括4个最小方差基准界,2个最小方差上界,2个最小方差下界。然后将此应用到火电厂协调控制系统的性能评价中,通过对比不同控制策略下系统的性能,找到了适合于多变量系统的较好控制策略。对比结果表明,自抗扰解耦控制综合了自抗扰控制和解耦补偿器的优点,能更进一步解除变量间的耦合,从而能更进一步提高系统的性能。

基于广义最小方差基准的控制器性能评价及应用

控制性能评价技术对于保证控制系统的长期稳定运行具有重要意义。致力于基于广义最小方差基准的串级系统性能评价及其应用研究,在给出串级系统的广义最小方差性能评价基准的基础上,针对实验室的水箱液位控制对象,利用DCS系统采集的变量数据进行了模型辨识,进而实现了控制性能的评价。实验结果表明采用广义最小方差准则比最小方差性能评价方法更能反映控制系统的波动情况。

燃烧空燃比控制系统性能评估!

保持PID控制器性能的优越性是工厂高效生产的重要前提。分析了燃烧空燃比系统的组成、工作原理和系统存在的问题。采用了递推最小二乘方法对其闭环传递函数进行系统参数辨识。基于最小方差基准,提出利用线性回归算法和遗传算法两种控制方案,对燃烧空燃比系统进行了性能评估对比分析,有效实现了对燃烧空燃比系统的实时监测,提高了燃烧效率。针对管压力波动和阀门黏滞这两种扰动动态,提出了H2范数和权重系数相结合的方法,对燃烧空燃比系统进行了控制器性能评估。基于该方法设计的最优控制器,大幅度提高了系统控制性能,有效解决了由于阀门粘滞对燃烧空燃比系统造成的振荡问题。

基于约束最小方差基准的模型预测控制性能评价方法

考虑到实际工业过程中存在各种约束,基于模型预测最小方差控制器的设计原理,提出了一种带约束模型预测控制(MPC)性能评价方法。最小方差控制器的最优预测输出采用控制增量进行预测,目标函数采用最优预测输出和控制增量加权的二次型形式,通过求解二次规划(QP)问题获取最优控制律。该方法不仅考虑了控制输入和输出约束,而且考虑了控制增量约束,因此能够更真实地反映模型预测控制系统的性能。在Wood-Berry二元精馏塔上的仿真研究验证了该方法的有效性。

塑料工业中最小方差基准的控制系统性能评价

伴随着我国塑料制造产业产量的增大和自动化水平的上升,亟需精确性更高的控制系统性能评价方式对其生产系统运行数据进行评价,以提高产品生产效率和质量。以塑料工业生产典型的单输入/输出系统过程控制为研究对象,分别对其数据检验和预处理方式进行介绍。基于实际运行数据和时间延迟信息,提出无信号干扰状态下最小方差基数的控制系统性能评价方法。并以实际生产中可能存在的不同类型干扰信号为例,分析干扰信号模型,提出对其进行平稳化处理的方法。

医疗超声成像自适应波束形成算法

针对传统医疗超声最小方差自适应波束形成算法的稳健性差、图像对比度提高有限、算法复杂度高等缺点,在基于QR分解的最小方差(QRMV)波束形成的基础上,引入了符号相干系数,提出了一种基于QR分解的最小方差与符号相干系数融合的自适应波束形成算法.仿真结果表明:该算法分辨率、对比度都优于传统的延时叠加、最小方差及基于QR分解的最小方差算法,表现出和最小方差与符号相干系数融合(SFMV)算法非常接近的性能,但运算复杂度却远低于它.

加热炉先进控制系统经济性能评估

先进控制系统通过减少关键过程变量的方差,将过程操作区域推向最佳效益点,从而挖掘出潜在的经济效益。有效评估先进控制所能够带来的经济效益是评估先进控制项目可行性的重要依据,也是检验先进控制项目实施效果的重要方法。文章研究和探讨以最小方差作为性能评估基准的加热炉先进控制经济性能评估方法。加热炉是石化生产过程中的主要设备之一,加热炉操作状况决定了整个生产装置的处理能力、能耗和操作周期等。通过对加热炉先进控制系统进行经济性能评估,可为进一步挖掘加热炉的潜在经济效益提供参考,并保持加热炉先进控制系统的安全稳定、长周期、高性能的运转,这对企业提高效益具有十分重要的意义。

变时延过程的控制系统最小方差性能评价

针对单变量变时延过程中时延信息的估计问题和系统参数的辨识问题,分别研究了时延估计以及遗忘因子递推线性回归算法的最小方差性能基准.首先,利用系统过程运行数据,运用强跟踪滤波算法对时延信息进行估计:并根据时延改变情况将运行过程分段;然后,在每段时延固定的基础上,针对模型参数动态辨识,提出改进的遗忘因子递推线性回归算法的最小方差性能基准;最终,提出了变时延过程的最小方差性能基准的评价步骤.实验结果表明,相比较传统评价基准,变时延过程的最小反差性能评价基准的评价结果更加准确.

基于最小方差基准的软约束调整与经济性能协调

模型预测控制的经济性能主要通过减少关键工艺参数的方差,以及移动过程的操作点使其更接近约束边界来实现。另一方面,软约束边界需要经常的调整以有效地解决模型预测控制的优化不可行问题。在协调软约束调整与模型预测控制的经济性能的过程中,本文提出了将基于性能评估的最小方差引入到模型预测控制的稳态目标计算中,以保证模型预测控制能够更加合理地提高系统的经济性能。最后,以延迟焦化装置加热炉预测控制为例,讨论和分析了该方法的有效性。

控制系统性能评估的研究现状与展望

总结了控制系统性能评估理论研究近20年的发展历程,分析了几类主要的控制性能评估基准:基于最小方差控制、基于用户指定指标、基于LQG以及基于限定结构等方法的适用对象,以及这几类方法对应的性能指标在评价控制系统优劣时的准确有效性.通过回顾控制系统性能评估研究的现状,提出该领域亟待解决的问题,展望控制系统性能评估理论未来的研究趋势和应用方向.