基於準經濟指標的預測控制的綜合設計算法研究

基於準經濟指標的預測控制的綜合設計算法研究

《基於準經濟指標的預測控制的綜合設計算法研究》是依託上海電力大學,由鄭鵬遠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:基於準經濟指標的預測控制的綜合設計算法研究
  • 項目類別:面上項目
  • 項目負責人:鄭鵬遠
  • 依託單位:上海電力大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

本項目研究基於準經濟指標的預測控制的算法設計和性能分析方法。針對經濟性預測控制問題,借鑑預測控制定性綜合理論從保證穩定性的角度出發設計確保系統性能的算法的新思路,首先研究配置複合指標和拉格朗日松馳將經濟指標轉化成正定性質的二次目標函式,將經濟性預測控制轉化為基於準經濟指標的預測控制,納入到預測控制的傳統設計框架。進而在保證穩定性前提下,研究性能最優性的損失程度和相應補償機制。最後考慮到經濟性預測控制的目標函式只考慮經濟指標而不體現動態性能,在經濟指標最佳化過程中將引起操作性問題、動態特性問題和控制自由度問題,研究通過協調因子來協調經濟性能和動態性能,在經濟最佳化的同時也為動態性能提供設計自由度,使生產過程經濟最佳化更能適應過程的動態變化和實際執行能力。本項目研究將為基於準經濟指標的預測控制建立理論和分析基礎,不僅具有重要的學術價值,還將為經濟性預測控制在生產過程中的進一步推廣起到積極的促進作用。

結題摘要

受最佳化和控制一體化設計思想的驅動,研究者們近年來發展出將經濟指標最佳化和動態控制以扁平化結構實現為特徵的經濟性預測控制。經濟性預測控制通過直接選取經濟指標作為目標函式,將經濟指標最佳化和動態過程控制壓縮為機理模型下的MPC最佳化求解問題。由於整體聯立求解面向經濟指標的最佳化問題和面向操作指標的控制問題時採用統一的過程動態模型,可以同時兼顧過程的經濟性能和操作性能,為最佳化和控制的一體化設計在實現上提供了可能。隨著工業生產過程對最佳化技術日益增長的技術需求,經濟性預測控制研究已經迅速發展為預測控制的一個新的重要分支,並且成為當前國際上預測控制研究的前沿和難點。本項目主要研究構造準經濟指標,設計預測控制算法,將經濟性預測控制通過傳統的跟蹤性預測控制框架進行實現的問題。通過引入HESSIAN矩陣、基於耗散性的終端懲罰函式、LDL矩陣正定分解、引入動態性能指標和拉格朗日松馳項構造複合二次指標等多種角度將經濟性指標轉化為二次形式的準經濟指標,將原經濟性預測控制問題轉化成基於準經濟指標的預測控制最佳化設計問題,從而借鑑預測控制的穩定性分析方法建立經濟性能最佳化問題的穩定性設計的基礎。另外,基於構造的準經濟指標,採用不變集技術、多步控制集技術、混合反饋預測控制,控制Lyapunov函式設計方法研究其經濟性能無窮時域反饋最佳化控制方法,以反饋預測控制設計手段實現經濟性能的無窮時域最佳化。本項目研究將為基於準經濟指標的預測控制建立理論和分析基礎,不僅具有重要的學術價值,還將為經濟性預測控制在生產過程中的進一步推廣起到積極的促進作用。

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