ON THE ROBUSTNESS OF A GENERALIZED PREDICTIVE CONTROLLER

In this paper, we present a quantitative analysis of the robustness of a generalized predictive controller. The result of stability analysis shows that, under a specific bounded modelling error, the closed-loop system is BIBO stable in the presence of unmodelled dynamics.

Robustly stable model predictive control based on parallel support vector machines with linear kernel

Robustly stable multi-step-ahead model predictive control (MPC) based on parallel support vector machines (SVMs) with linear kernel was proposed. First, an analytical solution of optimal control laws of parallel SVMs based MPC was derived, and then the necessary and sufficient stability condition for MPC closed loop was given according to SVM model, and finally a method of judging the discrepancy between SVM model and the actual plant was presented, and consequently the constraint sets, which can guarantee that the stability condition is still robust for model/plant mismatch within some given bounds, were obtained by applying small-gain theorem. Simulation experiments show the proposed stability condition and robust constraint sets can provide a convenient way of adjusting controller parameters to ensure a closed-loop with larger stable margin.

The prediction of projectile-target intersection for moving tank based on adaptive robust constraint-following control and interval uncertainty analysis

To improve the hit probability of tank at high speed,a prediction method of projectile-target intersection based on adaptive robust constraint-following control and interval uncertainty analysis is proposed.The method proposed provides a novel way to predict the impact point of projectile for moving tank.First,bidirectional stability constraints and stability constraint-following error are constructed using the Udwadia-Kalaba theory,and an adaptive robust constraint-following controller is designed considering uncertainties.Second,the exterior ballistic ordinary differential equation with uncertainties is integrated into the controller,and the pointing control of stability system is extended to the impact-point control of projectile.Third,based on the interval uncertainty analysis method combining Chebyshev polynomial expansion and affine arithmetic,a prediction method of projectile-target intersection is proposed.Finally,the co-simulation experiment is performed by establishing the multi-body system dynamic model of tank and mathematical model of control system.The results demonstrate that the prediction method of projectile-target intersection based on uncertainty analysis can effectively decrease the uncertainties of system,improve the prediction accuracy,and increase the hit probability.The adaptive robust constraint-following control can effectively restrain the uncertainties caused by road excitation and model error.

Stable Adaptive Neural Control of a Robot Arm

In this paper, stable indirect adaptive control with recurrent neural networks (RNN) is presented for square multivariable non-linear plants with unknown dynamics. The control scheme is made of an adaptive instantaneous neural model, a neural controller based on fully connected “Real-Time Recurrent Learning” (RTRL) networks and an online parameters updating law. Closed-loop performances as well as sufficient conditions for asymptotic stability are derived from the Lyapunov approach according to the adaptive updating rate parameter. Robustness is also considered in terms of sensor noise and model uncertainties. This control scheme is applied to the manipulator robot process in order to illustrate the efficiency of the proposed method for real-world control problems.

改进的扰动LPV系统输出反馈预测控制

针对一类带有有界状态干扰的多胞描述LPV系统,文中提出了一种鲁棒预测控制改进方法,并设计了保证系统渐近稳定的输出反馈控制器。为抵消有界状态干扰,该控制器考虑无扰动LPV系统,基于离线状态观测器,采用线性矩阵不等式求解预测控制无穷时域最小-最大优化问题。随后利用离线状态观测器获得扰动LPV系统与无扰动LPV系统状态的估计值之差,以确定保性能的反馈增益,从而得到使扰动LPV系统渐近稳定的最优偏移量,并将其与无扰动系统控制律组合作为最优控制律施加于实际系统。实验结果表明,运用改进的鲁棒预测控制方法能获得较好地控制性能,同时提高了系统的稳定性和解决优化问题的效率,仿真试验也验证了该算法的有效性。

基于模糊规则的鲁棒预测舵减摇控制

[目的]针对模型预测控制(MPC)中因权重值固定所导致的欠驱动船舶在舵减摇时对转向的响应较慢的问题,提出一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)、模糊控制规则和鲁棒预测控制的舵减摇控制器设计方法。[方法]首先,建立固定航速欠驱动船舶线性模型用于控制器设计,FTESO用于观测船舶运动状态和外部扰动;然后,通过对船舶在航向保持和变航向的情况进行分析,设计这2种情况下的目标函数权重,并建立状态观测值与目标函数权重之间的模糊规则,随后采用鲁棒预测控制解决带约束的多目标协同控制问题;最后,以一艘多用途舰艇为例进行数值仿真分析。[结果]结果显示,在航向改变情况下,对比扰动补偿模型预测控制和扰动观测器强化模型预测控制,发现减摇效果分别提升了5.74%和0.8983%,对于30°的转向的响应时间分别减少了1.8和7.3 s,证明了所设计控制方法的闭环稳定性。[结论]研究表明,所提方法在欠驱动船舶减摇方面是有效的。

基于啤酒发酵过程的时变轨迹输出反馈鲁棒模糊预测控制

考虑到实际生产中状态不易测量和设定值变化的情况以及系统本身的非线性特性,针对啤酒发酵过程温度控制系统提出了一种时变轨迹下输出反馈鲁棒模糊预测控制方法;在啤酒发酵罐温度系统的机理模型的基础上,建立包括不确定性和未知干扰的状态空间模型;通过设计模糊集,建立为具有加权系数的T-S模糊状态空间模型;并在状态变量的中引入输出跟踪误差,建立新型多自由度状态空间模型;并运用鲁棒模型预测控制方法优化参数不确定性问题,结合李雅普诺夫稳定性理论推导出线性矩阵不等式形式的稳定性条件,通过求解线性矩阵不等式中参数来计算对应子模型控制律,并对所设计的输出反馈控制器给定权值;通过仿真结果验证了提出方法的有效性和可行性。

非线性水轮机调节系统的鲁棒预测控制

随着“双碳”目标进程的加快,水电机组向高水头、大容量和长输水管道方向发展,对调节系统控制品质提出了更高要求。考虑水轮机调节系统是一个集水力、机械、电气为一体的非线性系统,而传统水轮机调节系统的PID控制方法为线性或线性化控制,因此研究水轮机调节系统新的先进性控制方法对提高机组运行质量具有重要意义。为此,本文采用鲁棒预测控制理论,设计了基于LMI鲁棒预测控制器,并通过理论分析证明了该方法的可靠性,通过数值试验验证新控制方法的控制效果,进一步讨论了该控制方法的抗干扰能力、跟踪性能等控制品质,并与传统PID控制方法作对比,分析了两种控制方法的优劣,结果表明提出的新控制方法提高了六维非线性水轮机调节系统的速动性和稳定性,具有良好的控制品质。

预测控制技术的现状和展望

对近２０ 年来的预测控制理论和应用的研究和发展作了回顾，分析了各种预测控制方法的研究现状以及工业应用。

预测控制性能研究的新进展

随着预测控制在工业过程中的广泛应用 ,近年来 ,预测控制理论研究也取得很大进展 .本文系统地综述和评析了在预测控制性能方面理论研究的新进展 ,主要内容包括预测控制系统的稳定性、鲁棒性、可行性等性能以及对非线性系统的研究 .

预测函数控制系统的闭环性能分析

分析了单变量预测函数控制系统的闭环稳定性、跟踪性能、鲁棒性等问题 ,并在此基础上讨论了控制参数的调节方法 .通过理论分析和仿真表明预测函数控制方法是一种具有计算简单、鲁棒性较强、抑制干扰能力好、控制精度高的控制方法 .

化工多变量时滞过程的频域解耦控制设计的研究进展

化工多变量时滞过程的频域解耦控制设计方法在工程实践中被广泛采用,是过程控制领域中的一个重要研究方向．本文根据近些年来这一研究方向上的主要研究成果,简要地概述了具有主导影响的几种频域解耦控制结构及其整定方法的研究进展,分析和讨论了它们各自的主要优缺点,然后指出了一些当前化工实践中具有迫切要求的相关研究课题．

非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾

随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制(NMPC)在近20年来引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果.本文在阐述NMPC基本原理和特点的基础上,分别从优化可行性、稳定性、鲁棒性、优化求解、吸引域等主题出发,分析并总结NMPC的研究现状.最后,在指出NMPC有待进一步深入研究问题的同时,展望当前NMPC的一些研究方向.

非线性锅炉汽轮机系统的鲁棒控制(英文)

本文采用环路成形Ｈ∞控制方法对一非线性锅炉汽轮机系统进行设计．为了能方便地在实际工程中实现复杂的控制器，本文提出用多变量ＰＩＤ 控制器逼近所得控制器的方法．最终简化的控制器由位于主对角通道的三个ＰＩ控制器及位于次对角通道的一个ＰＩ控制器实现，仿真表明所得控制器具有较好的信号跟踪、抗干扰性能，并能在较大范围操作点工作。

同步发电机励磁控制方法的发展与展望

励磁控制方法的发展经历了线性单变量控制、线性多变量控制、非线性多变量控制及智能控制几个发展阶段,其中线性多变量控制可分为强力式、PID+PSS、线性最优等励磁控制方法;非线性多变量控制可分为鲁棒、变结构、自适应、内模、预测、灰色、自抗扰、Lyapunov、反步、无源、Hamilton、反馈线性化等励磁控制;智能控制可分为模糊、神经网络、支持向量机、专家、学习、遗传、模糊神经等励磁控制。全面地概括了励磁控制方法的发展历史与现状,并按控制理论发展规律对这些方法进行分类,分析这些方法的原理及优缺点,说明励磁控制与其他控制之间的协调方式,指出存在的主要问题及今后的发展方向。

预测控制的新进展

随着预测控制在工业中过程中日益广泛的应用,近年来,有关预测控制理论与应用方面的研究也取得了长足的进步。本文就多年来,预测控制理论与应用的发展作了一个简要的回顾,并着重就预测控制的稳定性和鲁棒性及其所存在的困难作了分析,并对预测控制今后可能的发展方向作了进一步的探讨。

广义预测控制:理论、算法与应用

本文简要介绍了广义预测控制基本方法及其近年来提出的改进广义预测控制算法，并对非线性系统广义预测控制、多变量系统广义预测控制、广义预测控制的稳定性与鲁棒性分析作了进一步讨论．最后，概述了广义预测控制在工业中的应用和广义预测控制的进一步研究方向．

持续有界扰动下的非线性H_∞鲁棒预测控制

针对未知但有界的持续扰动,提出了一种约束非线性H_∞鲁棒预测控制策略.首先,引入离散系统的输入状态稳定性概念;其次,采用仿射输入定义预测控制的控制律,并给出相应终端约束集的估计解法.进一步,得到预测控制闭环系统的鲁棒稳定性结论.最后,数值仿真验证了上述策略的有效性.

有界扰动系统高效鲁棒预测控制器设计

具有有界扰动的有约束线性系统是一类常见的不确定系统.针对此类系统,本文借鉴扰动不变集方法,通过离线设计两个椭圆不变集以降低以往设计的保守性,进而提出一种有界扰动系统的高效鲁棒预测控制器(SD-ERPC)的设计方法.该方法能够较好地处理扰动对系统的影响,在减小控制器在线计算量的同时,扩大原ERPC设计的初始可行域,且具有较好的控制性能.文中给出了SD-ERPC控制器可行性和鲁棒稳定性的理论证明,并通过仿真算例验证了该控制器的有效性.

乙苯催化脱氢制苯乙烯的预测函数控制及其稳定性分析

针对乙苯催化脱氢制苯乙烯过程的特点,给出多输入多输出系统的预测函数控制算法应用设计。同时基于Lyapunov函数方法分析了闭环控制系统的稳定性能,是判断不确定性存在时控制系统具有鲁棒能力的一种定量指标。选取某苯乙烯厂乙苯进量、蒸汽过热炉A出口温度、蒸汽过热炉B出口温度、主蒸汽流量、压缩机入口压力5个量为控制输入,乙苯脱氢转化率及脱氢选择性为被控变量,应用所设计预测函数控制算法实现了脱氢系统的控制。实验结果表明,该算法对于乙苯脱氢生产过程具有好的鲁棒性和抗干扰性。