检索结果-内蒙古大学图书馆

化工学报 2015年第1期66卷 197-205页

作者：冯凯卢建刚陈金水浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027

将现有的面向单输入单输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(SISO-LSSVM-LPV),推广到多输入多输出系统,实现了面向多输入多输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(MIMO-LSSVM-LPV),进一步结合基... 详细信息

将现有的面向单输入单输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(SISO-LSSVM-LPV),推广到多输入多输出系统,实现了面向多输入多输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(MIMO-LSSVM-LPV),进一步结合基于遗传算法的预测控制算法(GA-MPC),提出并实现了MIMO-LSSVM-LPV+GA-MPC的建模控制一体化新架构。仿真结果表明,该辨识算法可逼近复杂非线性MIMO系统,辨识精度高,并且保留了线性回归低计算量的优点,结合了GA的MPC可实现最优控制量的在线实时寻优,并取得了良好控制效果。

关键词：非线性系统最小二乘支持向量机线性参数变化模型多输入多输出模型预测控制过程控制参数识别

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基于线性参数变化模型的烧结返粉料水分预测与控制研究

基于线性参数变化模型的烧结返粉料水分预测与控制研究

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作者：王震中南大学

学位级别：硕士

铅锌烧结返粉料冷却是烧结工艺的一个重要工序,为了避免产生扬尘污染或滑料现象,需要将返粉料的水分含量控制在要求范围内。传统依靠人工经验加水的方法存在迟滞性、盲目性、控制精度差等缺点,难以达到生产要求。为保证返粉料冷却过程... 详细信息

铅锌烧结返粉料冷却是烧结工艺的一个重要工序,为了避免产生扬尘污染或滑料现象,需要将返粉料的水分含量控制在要求范围内。传统依靠人工经验加水的方法存在迟滞性、盲目性、控制精度差等缺点,难以达到生产要求。为保证返粉料冷却过程的顺利运行,以及防止环境污染和滑料事故,构建返粉料水分预测模型以及设计返粉料加水控制系统具有重要的实践意义。针对烧结返粉料冷却流程非线性特性显著、水分预估困难的问题,提出了一种基于伯恩斯坦多项式插值的线性参数变化(Linear Parameter Varying,LPV)水分预测模型。首先,采用互补集合经验模态分解和改进的小波阈值函数混合去噪技术对原始数据进行降噪。然后,开发了一种改进的差分进化算法来优化LPV模型的参数。实验结果表明,所提LPV模型在一步预测中均方根误差为0.0215,与其它模型相比,提高了预测精度。针对传统返粉料人工加水控制效果差的问题,提出了一种基于LPV模型的返粉料水分鲁棒模型预测控制方法。首先,引入返粉料的水分预测值以消除系统滞后对控制器设计的影响。然后,考虑到所构建的模型与实际系统存在的不确定偏差,在每一个采样时刻,采用鲁棒模型预测控制方法计算被控对象的清水流量输入,以保证返粉料的水分含量被控制在目标范围内。仿真实验表明,所提控制算法具有更快的调节速度和更平缓的控制器输出,且跟踪误差百分比小于4%,符合企业10%以内的误差要求,验证了算法的有效性。图40幅,表5个,参考文献69篇

关键词：烧结返粉料水分控制线性参数变化模型鲁棒模型预测控制

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基于最小二乘支持向量机的火电机组线性参数变化模型辨识研究与应用

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机电工程技术 2023年第1期52卷 22-25,92页

作者：李威张春歌姜传喜狄玉姣张志铭谢磊中电商丘热电有限公司河南商丘215123 浙江中智达科技有限公司杭州311100 浙江大学控制科学与工程学院杭州310013

火电机组协调控制系统所包含的汽温、汽压等被控对象在不同的负荷下动态特征具有明显的差异,这些非线性特征给提高控制系统运行品质带来了很大的挑战。针对火电机组协调控制系统被控对象在机组全负荷段的建模问题,提出了一种火电机组协... 详细信息

火电机组协调控制系统所包含的汽温、汽压等被控对象在不同的负荷下动态特征具有明显的差异,这些非线性特征给提高控制系统运行品质带来了很大的挑战。针对火电机组协调控制系统被控对象在机组全负荷段的建模问题,提出了一种火电机组协调控制系统被控对象的线性参数变化模型辨识方法,建立了全负荷段下过热汽温模型参数随负荷变化的关系曲线。首先将全负荷段机组过热汽温运行数据划分为训练集和验证集,然后使用基于最小二乘支持向量机的线性参数变化模型辨识方法建立了以机组负荷为调度参数的过热汽温被控对象模型,通过最佳拟合率评价不同超参数下的辨识结果,从而保持模型的准确度和泛化能力。辨识结果显示在不同负荷段下被控对象具有不同增益和时间常数等模型特征,并且与过程的先验知识相符,表明了所提出方法的有效性。

关键词：火电机组协调控制系统过热汽温辨识模型辨识线性参数变化模型

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基于最小二乘支持向量机的MIMO线性参数变化模型辨识及预测控制研究

基于最小二乘支持向量机的MIMO线性参数变化模型辨识及预测控制研...

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第25届中国过程控制会议

作者：冯凯卢建刚陈金水浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室

本文将现有的面向单输入单输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(SISO-LSSVM-LPV),推广到多输入多输出系统,实现了面向多输入多输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(MIMO-LSSVM-LPV),进一步结... 详细信息

本文将现有的面向单输入单输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(SISO-LSSVM-LPV),推广到多输入多输出系统,实现了面向多输入多输出系统的基于最小二乘支持向量机的参数变化模型辨识算法(MIMO-LSSVM-LPV),进一步结合基于遗传算法的预测控制算法(GA-MPC),提出并实现了(MIMO-LSSVM-LPV)+(GA-MPC)的建模控制一体化新架构。仿真结果表明,该辨识算法可逼近复杂非线性MIMO系统,辨识精度高,并且保留了线性回归低计算量的优点,结合了GA的MPC可实现最优控制量的在线实时寻优,并取得了良好控制效果。

关键词：非线性系统最小二乘支持向量机线性参数变化模型多输入多输出预测控制

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一种弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓方法

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西北工业大学学报 2015年第5期33卷 804-810页

作者：刘祥孙秦西北工业大学航空学院陕西西安710072

由于航空器的弹性性质,飞行过程中飞行参数的不断变化会引发运动稳定性和阵风响应特性的改变。在设计颤振主动抑制或阵风减缓控制器的过程中,以某一飞行状态为基础设计出的控制律往往不能保证在一定飞行参数范围内的性能。针对此问题,... 详细信息

由于航空器的弹性性质,飞行过程中飞行参数的不断变化会引发运动稳定性和阵风响应特性的改变。在设计颤振主动抑制或阵风减缓控制器的过程中,以某一飞行状态为基础设计出的控制律往往不能保证在一定飞行参数范围内的性能。针对此问题,首先通过非定常气动力有理拟合方法建立时域连续阵风响应状态空间方程,再考虑模型随马赫数和动压的变化特性建立线性参数变化(LPV)模型。最后以线性参数变化模型为基础构造了包含动压和马赫数参数不确定性的线性分式变换模型,并设计了机翼颤振主动抑制与阵风减缓鲁棒控制器。结果表明,对于算例机翼,其在马赫数0.5~0.7范围内的颤振动压平均增大10%,且在飞行参数不断变化的时域仿真中,翼尖过载的均方根值降低51.4%。

关键词：非定常气动力线性参数变化模型鲁棒控制颤振主动抑制阵风减缓

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基于LPV-MPC的风电机组功率-载荷协调控制策略

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可再生能源 2024年第1期42卷 38-44页

作者：梁栋炀宋子秋刘亚娟华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

大型风电机组变桨控制是一个复杂的非线性控制任务,如何在系统约束和风速扰动的条件下实现功率调节和载荷降低成为难题。针对该问题,文章采用机理与参数辨识方法构建了一个面向控制的线性变参数(LPV)模型,LPV模型引入间隙度量理论来降... 详细信息

大型风电机组变桨控制是一个复杂的非线性控制任务,如何在系统约束和风速扰动的条件下实现功率调节和载荷降低成为难题。针对该问题,文章采用机理与参数辨识方法构建了一个面向控制的线性变参数(LPV)模型,LPV模型引入间隙度量理论来降低模型复杂度,为控制设计提供了更加精确的线性模型。设计了时变卡尔曼滤波器,实现了风机的最优状态估计,基于获得的最优状态,提出了自适应模型预测(MPC)变桨控制器,MPC控制器能够根据实时风速变化调整预测模型,在满足系统约束的条件下实现大型风电机组功率-载荷的协调控制。OpenFAST对比仿真实例表明了模型与控制器的有效性。

关键词：风电机组变桨控制线性参数变化模型自适应模型预测控制功率-载荷控制

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无人驾驶车辆鲁棒路径跟踪控制方法研究

无人驾驶车辆鲁棒路径跟踪控制方法研究

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作者：张腾飞北京科技大学

学位级别：博士

路径跟踪控制是无人驾驶车辆(简称无人车)的核心技术之一,其主要目标是消除车辆与期望路径之间的偏差,实现对期望路径的准确跟踪。然而,无人车系统存在模型的不确定性以及未知的外部扰动,同时执行机构往往存在输入饱和约束,速度传感器... 详细信息

路径跟踪控制是无人驾驶车辆(简称无人车)的核心技术之一,其主要目标是消除车辆与期望路径之间的偏差,实现对期望路径的准确跟踪。然而,无人车系统存在模型的不确定性以及未知的外部扰动,同时执行机构往往存在输入饱和约束,速度传感器存在测量偏差等,这些都将影响路径跟踪控制性能。针对以上问题,本文研究了无人车鲁棒路径跟踪控制方法,主要研究内容如下:(1)针对定位误差和轮胎滑移角引起的路径跟踪控制性能下降问题,提出一种基于混合性能指标的鲁棒控制方法。考虑定位误差和轮胎滑移角的影响,建立基于车辆运动学模型的链式路径跟踪模型,采用多面体模型对参数不确定性进行描述,利用L1和H∞性能指标刻画系统对于外部扰动的敏感性,将控制器设计问题转化为混合性能指标约束下的多目标优化问题,进而通过求解优化问题得到控制器的增益。仿真实验结果表明,本文提出的控制方法可以有效地避免定位误差和滑移角引起的控制性能下降,从而保证期望的路径跟踪性能,并具有较高的鲁棒性。(2)针对无人车路径跟踪系统存在模型不确定性的问题,同时考虑执行器输入饱和以及有限频干扰的影响,提出一种基于有限频性能指标的鲁棒控制方法。基于车辆动力学模型建立存在执行器饱和约束的线性参数变化(Linear Parameter Varying,LPV)路径跟踪模型,考虑系统受到扰动的频域特性,借助 GKYP(Generalized Kalman-Yakubovich-Popov)引理将路径跟踪控制器设计问题转化为满足有限频H∞性能指标的凸优化问题进行求解。仿真实验结果表明,本文所提出控制方法可以有效地解决输入饱和约束以及有限频扰动影响下控制性能下降的问题,从而能够保证较好的抗干扰能力和路径跟踪性能。(3)针对速度测量偏差导致的控制性能下降问题,提出一种基于预瞄机制的鲁棒路径跟踪控制方法。通过分析速度测量偏差对预瞄距离的影响,选取预瞄距离和速度为调度变量,同时考虑调度变量引起的多面体模型权重系数不确定性,给出保证路径跟踪系统稳定并满足H∞性能指标的充分条件。仿真实验结果表明,本文所提出的控制方法可以有效地解决已有预瞄控制方法依赖于车速准确测量值的问题,从而能够使车辆稳定地沿着期望路径行驶,并具有良好的预瞄控制性能。(4)考虑通信带宽受限以及拒绝服务(Denial-of-Service,DoS)攻击的影响,提出一种基于自适应事件触发(Adaptive Event-Triggered,AET)的鲁棒H∞输出反馈路径跟踪控制方法。通过分析事件触发通信对路径跟踪性能的影响,设计了一种具有非单调特性的AET机制,更好地兼顾通信效率和路径跟踪精度要求,同时提出一种数据丢包补偿策略,有效地解决了 DoS攻击引起的控制性能下降问题。仿真实验结果表明,在有限通信带宽和DoS攻击影响下,本文所设计的控制方法不仅能够实现期望的路径跟踪性能,而且能够降低通信频率,从而节省通信带宽。

关键词：鲁棒H_∞控制路径跟踪控制线性参数变化模型自适应事件触发控制无人车

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基于时变动态特性的滚珠丝杠进给系统增益调度控制研究

基于时变动态特性的滚珠丝杠进给系统增益调度控制研究

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作者：张雷天津大学

学位级别：博士

作为数控装备的核心功能部件,滚珠丝杠进给系统主要用于主轴或工作台的进给和定位,直接决定着数控装备的精度保持性能与加工质量。进给运动过程中,滚珠丝杠进给系统的动力学行为呈现明显的刚柔耦合与时变性,非线性干扰会不可避免地将其... 详细信息

作为数控装备的核心功能部件,滚珠丝杠进给系统主要用于主轴或工作台的进给和定位,直接决定着数控装备的精度保持性能与加工质量。进给运动过程中,滚珠丝杠进给系统的动力学行为呈现明显的刚柔耦合与时变性,非线性干扰会不可避免地将其激发,进而影响滚珠丝杠进给系统在整个进给行程上的跟踪与定位精度。一方面,传统的PID控制策略无法弥补时变动态特性所带来的负面影响;另一方面,增益调度(GS)控制策略可以保证被控对象在时变过程中的运行性能,而且这种控制策略已在飞控系统上得以研究和应用。综上所述,本文研究了滚珠丝杠进给系统的动力学建模与分析方法和时变刚柔耦合传递函数辨识技术,并针对时变动态特性研究了GS控制策略在滚珠丝杠进给系统上的应用,保证了滚珠丝杠进给系统在整个进给行程上跟踪与定位精度的一致性。为了预测滚珠丝杠驱动的进给台动力学特性,提出了一种滚珠丝杠进给系统的刚体动力学建模方法。首先将滚珠丝杠进给系统简化为质量-弹簧系统,基于Hertz接触理论计算得到了导轨滑块副四条滚道的滚动结合面接触刚度,采用拉格朗日方法建立了滚珠丝杠进给系统的刚体动力学模型。采用锤击激励法对滚珠丝杠进给系统实验台进行了模态实验,验证了动力学模型的准确性。基于建立的动力学模型分析了导轨滑块结构参数对进给台动力学特性的影响规律,分析结果对滚珠丝杠进给系统的动态优化设计和传递函数建模具有一定的参考价值。为了分析滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合振动特性,提出了一种混合动力学建模方法。将丝杠本体等效为Timoshenko梁,将电机转子、主轴和进给台简化为集中质量,将联轴器、轴承、丝杠螺母副和导轨滑块副简化为弹簧-阻尼单元,综合考虑Timoshenko梁和质量-弹簧系统的刚度耦合,采用Ritz级数法和拉格朗日法建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型。通过模态实验和其他学者的研究成果验证了动力学模型的正确性。基于建立的动力学模型分析了滚珠丝杠进给系统随进给台位置变化的时变动态特性,分析结果有助于滚珠丝杠进给系统的传递函数辨识。基于上述研究结果,针对滚珠丝杠进给系统的时变动态特性,考虑轴向与扭转方向的刚柔耦合振动,简化得到了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合传递函数模型。采用最小二乘法辨识得到了刚体传递函数,根据摩擦力矩与进给速度的关系辨识得到了Stribeck摩擦模型,采用正交多项式曲线拟合法辨识得到了不同进给台位置的弹性体传递函数,整合辨识结果得到了滚珠丝杠进给系统随进给台位置变化的时变刚柔耦合传递函数矩阵,为后续伺服控制器的设计提供了模型基础。根据线性参数变化(LPV)系统的基础理论将滚珠丝杠进给系统的时变刚柔耦合传递函数转换为LPV模型,进而针对该LPV模型设计了输出反馈GS控制器,并总结归纳了控制器参数的整定方法与经验;基于滚珠丝杠进给系统的刚体传递函数模型设计了带有摩擦前馈与陷波滤波器的PID控制器,并分析了陷波滤波器的适用性。针对两种控制策略在滚珠丝杠进给系统的五段行程区间上进行了跟踪实验,验证了GS控制器在滚珠丝杠进给系统整个进给行程上优良的控制品质。本文的研究成果不仅对完善滚珠丝杠进给系统的动力学建模和伺服控制理论具有一定的科学价值,更对提高滚珠丝杠进给系统的跟踪与定位精度,改善数控装备的精度保持性能与加工质量,促进我国数控装备的发展和缩短与国际先进水平的差距具有重要意义。

关键词：滚珠丝杠进给系统动态特性模态实验传递函数辨识线性参数变化模型增益调度控制

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1000MW超超临界机组建模理论与方法的研究

1000MW超超临界机组建模理论与方法的研究

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作者：袁世通华北电力大学

学位级别：博士

为了提高1000MW超超临界直流锅炉的控制水平,最首要的工作就是要了解机组的运行特性并在此基础上建立适用于控制器设计的数学模型。本文基于机组历史大数据,研究了热工多变量系统局部线性模型和全局非线性模型的辨识方法。主要内容包括... 详细信息

为了提高1000MW超超临界直流锅炉的控制水平,最首要的工作就是要了解机组的运行特性并在此基础上建立适用于控制器设计的数学模型。本文基于机组历史大数据,研究了热工多变量系统局部线性模型和全局非线性模型的辨识方法。主要内容包括：(1)介绍了1000MW超超临界机组建模理论与方法研究的背景及意义,综述了火电机组建模、多变量系统建模和基于大数据建模的国内外研究现状。(2)分析了各种常用的数学模型的结构形式,对每种模型的优缺点进行了总结。详细分析了机理分析法和试验辨识法的特点。分析表明,对于复杂系统,任一种单一的方法都难以单独完成建模目标。合理利用复合建模方法是建模领域研究的重点。如何合理的选择数学模型和建模方法取决于多个因素,如系统状况、建模目标、建模精度、建模周期及费用要求等,且很大程度上与建模者的经验有关。因此,在对系统建模时要根据实际情况选择合适的模型和方法。(3)在量子计算理论和粒子群算法(PSO)的基础上,提出了双量子粒子群算法(DQPSO),该算法对粒子种群编码和进化搜索策略同时进行了量子化处理,增加了粒子种群的多样性,进化方程中剔除了速度向量,使进化方程的形式更简单、经验参数更少从而更容易控制,经过基准函数测试,该算法有着很好的优化效果。为了进一步提高该算法的优化效率,在DQPSO的基础上又提出了两种改进算法,一种是带有加速度因子的DQPSO算法(A-DQPSO),另一种是基于Memetic框架的DQPSO算法(M-DQPSO)。试验结果表明,DQPSO算法适合一般高维(50维及以下)函数的优化,A-DQPSO适合高维(100维及以下)函数的优化,M-DQPSO适合超高维(100维以上)函数的优化。(4)分析了工业历史大数据的特性,设计了针对热工系统建模工作的数据样本遴选方法和预处理方法。提出了基于大数据的多变量系统复合建模方法,该方法将机理建模和智能建模方法有机结合。通过机理仿真模型的阶跃响应实验确定了模型结构和各参数初始论域,挖掘现场运行的历史数据,利用基于智能算法的并行运算方法对粗糙模型进行校正,得到系统的传递函数模型。这种辨识方案充分利用历史大数据的信息,解决了在生产现场不允许或者没有条件施加大范围频繁阶跃扰动实验的问题,确定了模型初始结构,克服了多变量智能寻优时初始值范围不确定的问题。将设计的辨识方案应用于1000MW超超临界机组协调控制系统的传递函数辨识中,利用遴选出的现场运行历史数据,通过DQPSO算法进行参数优化,得到的系统模型为控制器的设计与优化奠定了基础。(5)提出了一种基于负荷的线性参数变化(LPV)模型表达式,根据遴选出的历史数据,通过A-DQPSO算法优化模型的估计参数,得到了能够体现过热汽温对象全局特性且适用于控制研究的非线性数学模型。经过验证,证明该LPV模型结构适合于热工系统的建模研究。针对多变量热工对象的模型辨识,将LPV模型的内部结构网络化,通过多个标准特征变量的时变性来描述对象的全局动态特性。这种网络化的LPV模型不仅可以很好地描述系统的非线性特性,而且具有明确的物理意义。利用大数据和网络化的LPV模型对百万机组的协调控制系统模型进行辨识,通过M-DQPSO算法优化模型参数,最终得到了协调控制系统的全工况数学模型。

关键词：超超临界机组多变量系统大数据建模方法双量子粒子群算法传递函数模型线性参数变化模型

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U型蒸汽发生器水位的H∞跟踪控制

U型蒸汽发生器水位的H∞跟踪控制

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作者：齐婧伟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在压水堆核电站中,蒸汽发生器(Steam Generator,简称SG)是连接一、二回路重要的热交换设备。它将堆芯产生的热量带走并产生蒸汽,带动汽轮机做功,将热能转换为电能。其水位的高低对反应堆的安全运行及设备的正常使用具有重要意义。因此,S... 详细信息

在压水堆核电站中,蒸汽发生器(Steam Generator,简称SG)是连接一、二回路重要的热交换设备。它将堆芯产生的热量带走并产生蒸汽,带动汽轮机做功,将热能转换为电能。其水位的高低对反应堆的安全运行及设备的正常使用具有重要意义。因此,SG水位控制的研究是非常必要的。本文研究了 SG水位增益调度跟踪控制问题。首先以Irving提出的SG水位模型为基础,引入水位误差的积分,构建了 SG水位增广状态空间模型。然后结合线性参数变化(Linear Parameter Varying,简称LPV)理论,建立了 SG水位多胞LPV模型。在此模型的基础上,运用Lyapunov稳定性理论,分别得到了满足H∞性能指标、H∞-LQR性能指标和混合的H2/H∞性能指标的跟踪控制器的存在条件。应用Matlab中线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,简称LMI)工具箱求出控制器增益的可行解。考虑水位设定值和蒸汽流量对水位的影响,对系统进行仿真验证,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的跟踪性能,能够有效地抑制干扰。最后,根据蒸汽发生器水位控制一般技术要求,通过求解系统水位的最大超调量、衰减率、调节时间及MSE的值,对所设计的控制器进行性能评价。

关键词：蒸汽发生器增广状态空间线性参数变化模型跟踪控制线性矩阵不等式

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