广义系统的鲁棒预测控制研究

论文摘要

预测控制作为一种新型的控制算法,在工业控制界已经取得很多成功的应用.由于实际系统的复杂性以及工业环境中各种变化因素的影响,用来描述被控系统动态特性的模型往往具有某种不确定性.在模型不确定性存在的情况下,依然能将实际系统的某种性能指标控制在可接受范围之内的预测控制方法,被称为鲁棒预测控制.然而,现有的对鲁棒预测控制的研究成果绝大多数都是针对正常系统,对于广义系统研究较少.而广义系统广泛存在于诸多领域,对其的鲁棒预测控制研究有着重要的意义.本文基于对正常系统的研究方法,并考虑广义系统的特殊性,研究了广义系统的鲁棒预测控制问题.主要内容如下:1.研究了范数有界不确定广义系统的鲁棒预测控制和多面体不确定广义系统的鲁棒预测控制.采用线性矩阵不等式方法,设计状态反馈鲁棒预测控制器,并证明了优化问题的可行解保证闭环系统的渐近稳定.2.融合H∞控制的鲁棒概念和预测控制的滚动优化原理,提出了一种基于H∞理论的鲁棒预测控制算法.利用线性矩阵不等式,给出了控制律,该算法可以保证闭环系统的稳定性.3.对于含时滞的不确定广义系统,提出鲁棒预测控制算法.通过求解LMI凸优化问题得到分段连续的状态反馈控制序列,证明了优化问题的可行解可以保证闭环系统渐近稳定.4.针对多面体不确定广义系统,给出了离线鲁棒预测控制算法,即离线确定一系列的线性状态反馈控制律及其相应的椭圆型集合.该算法可以减少计算量,并能保证闭环系统稳定.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 鲁棒预测控制
• 1.2.1 预测控制
• 1.2.2 鲁棒预测控制
• 1.3 广义系统
• 1.3.1 广义系统的研究现状
• 1.3.2 广义系统的鲁棒预测控制
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 预备知识
• 2.1 广义系统理论
• 2.2 凸优化
• 2.3 不变集
• 2.4 一些引理
• 第三章 不确定广义系统的鲁棒预测控制
• 3.1 基于范数有界不确定性的鲁棒预测控制
• 3.1.1 无约束情形
• 3.1.2 有约束情形
• 3.1.3 仿真算例
• 3.2 基于多面体不确定性的鲁棒预测控制
• 3.2.1 问题描述与算法
• 3.2.2 闭环系统性能分析
• 3.2.3 仿真算例
• 3.3 小结
• ∞理论的广义系统鲁棒预测控制'>第四章 基于H_∞理论的广义系统鲁棒预测控制
• 4.1 问题描述
• ∞控制'>4.2 H_∞控制
• 4.3 鲁棒预测控制算法
• 4.5 仿真算例
• 4.6 小结
• 第五章 不确定时滞广义系统的鲁棒预测控制
• 5.1 问题描述
• 5.2 鲁棒预测控制算法
• 5.3 闭环系统性能分析
• 5.4 仿真实例
• 5.5 小结
• 第六章 不确定广义系统的离线鲁棒预测控制
• 6.1 问题描述
• 6.2 在线鲁棒预测控制算法
• 6.3 离线鲁棒预测控制算法
• 6.4 仿真算例
• 6.5 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结果
• 7.2 进一步研究的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的文章目录