无模型控制器研究及其在温度控制系统中的应用

论文摘要

无模型控制是近年发展起来的一种新型的控制理论,它不需要建立被控系统的数学模型,在控制过程中不必对被控对象进行辨识,控制器的参数值只需要进行简单的人工整定即可,被认为是过程控制的理想控制器。无模型控制方法与其他的方法是不同的,它开辟了一条全新的途径,提出了一种崭新的控制理念和技术。在提出无模型控制理论之前,人们通常把PID控制应用到锅炉温度控制系统中,并且在一定程度上得到不错的效果。但是在实际应用中,锅炉温度系统一般都会包含着非线性、滞后、时变等特性,这时,PID控制就会无能为力。为了解决这个问题,在本课题中提出了一种新的控制方法,即把无模型控制与预测控制结合起来。把这种新的理念应用到混合仿真平台中,以锅炉温度控制这个非线性系统作为研究对象进行仿真,并且与几种算法做了比较,仿真的结果表明应用该算法的控制效果良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 本课题研究背景
• §1-2 无模型控制的研究现状
• §1-3 无模型控制方法与其他控制方法的不同
• §1-4 本课题所做主要工作
• 第二章 无模型自适应控制
• §2-1 无模型自适应控制的基本原理及分析
• 2-1-1 无模型自适应控制的基本原理
• 2-1-2 对无模型自适应控制的分析
• 2-1-3 无模型自适应控制的优势
• §2-2 泛模型
• §2-3 无模型控制律
• 2-3-1 无模型控制律基本形式的概述
• 2-3-2 无模型控制律一般形式的概述
• §2-4 无模型控制律稳定性与收敛性的分析
• 2-4-1 无模型控制律稳定性的分析
• 2-4-2 无模型控制律收敛性的分析
• §2-5 仿真研究
• 2-5-1 仿真模块的开发
• 2-5-2 仿真结果
• §2-6 小结
• 第三章 无模型控制器的研究与改进
• §3-1 无模型控制器与PID控制器的比较
• 3-1-1 常见的PID控制器存在的问题
• 3-1-2 无模型控制器与PID控制器仿真比较
• §3-2 无模型控制器的控制功能分析
• 3-2-1 对线性对象的分析
• 3-2-2 对非线性对象的分析
• 3-2-3 对控制效果的分析
• §3-3 无模型自适应与预测控制相结合
• 3-3-1 泛模型的预测输出的推导
• 3-3-2 目标函数与控制律算法
• 3-3-3 特征参量的估计与预测算法
• 3-3-4 初值选取与参数设定
• 3-3-5 仿真研究
• §3-4 小结
• 第四章 MATLAB混合仿真平台及对锅炉温度系统的控制
• §4-1 MATLAB混合仿真平台
• 4-1-1 混合仿真平台简介
• 4-1-2 系统检测装置及执行机构的介绍
• 4-1-3 系统实现的原理
• 4-1-4 混合仿真平台的结构组成
• 4-1-5 控制器算法的实现方法
• §4-2 锅炉控制系统的构成及对其控制
• 4-2-1 锅炉温度系统的组成
• 4-2-2 锅炉温度的PID控制
• 4-2-3 锅炉温度的无模型控制
• 4-2-4 锅炉温度系统的无模型预测控制
• §4-3 小结
• 第五章 结论与展望
• §5-1 论文完成的主要工作
• §5-2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果