《輸出反饋預測控制的綜合方法》是依託西安交通大學，由丁寶蒼擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：輸出反饋預測控制的綜合方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁寶蒼
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研究輸出反饋預測控制的綜合方法，重點考慮有模型參數誤差的系統，並為自適應預測控制的綜合方法研究奠定基礎。預測控制綜合的要素構造在有些情況下已經比較成熟：狀態可測情況（不管有無非線性、不確定性）、狀態不可測時不考慮模型參數誤差的情況（不管有無噪聲）。為實現工業預測控制、自適應預測控制和預測控制綜合方法的整合，目前最有挑戰性的理論問題之一為具有模型參數誤差的系統的輸出反饋預測控制的綜合。自適應預測控制綜合方法在模型參數收斂的過程中必存在參數誤差，故其理論體系必然建立在有模型參數誤差的系統的輸出反饋預測控制綜合方法的基礎上。本項目採用三種技術：基於動態輸出反饋和狀態空間模型、採用狀態空間模型聯合滾動時域狀態估計、採用一般輸入輸出模型直接構造擴展狀態。除申請人所發論文外，未見明確採用這三種技術的輸出反饋預測控制文獻。實驗系統採用在我國高校相當普及的三容水箱和近年來受到研究者廣泛關注的空調系統。
結題摘要
工業預測控制的典型結構是遞階和雙層，其穩定性、無靜差特性等理論問題本質上都在輸出反饋控制的範圍內。輸出反饋預測控制的穩定性等理論問題曾經得到了一些解決，但是並沒有考慮模型參數誤差。研究具有模型參數誤差時的輸出反饋預測控制具有廣泛的工程背景和重要的理論意義。針對由線性多胞描述模型表示、兼含有界噪聲的非線性不確定系統，率先提出了輸出反饋預測控制方法和理論，解決了該類系統的輸出反饋預測控制設計和理論難題。在輸出反饋預測控制的研究中，創造性地採用了一系列技術手段，包括：（1）處理物理約束的範數定界技術；（2）應對有界噪聲的二次有界性方法和增加控制器參數的動態輸出反饋方法；（3）估計誤差的橢圓和多面體集合處理技術；（4）採用輔助最佳化問題降低線上計算量；（5）保證最佳化遞推可行的橢圓更新公式。針對遞階工業預測控制，研究了含有Kalman濾波、干擾模型、不可測狀態的一般情況下的輸出反饋控制問題，給出了無靜差控制的結論，完成了工業預測控制軟體的編制。在三容水槽等裝置上完成實驗、軟體測試。在陝北北元化工的氯乙烯精餾塔上成功地實施了雙層結構工業預測控制技術。採用一般輸入輸出模型，不需要估計系統狀態，給出嚴格的輸出反饋預測控制綜合方法，從系統模型、反饋律和閉環穩定性方面拓展已有的結果。針對網路環境下的非線性不確定系統，提出了存在丟包、量化誤差和時滯等現象以及非完整動力學多車編隊、跟蹤、避碰等問題的預測控制方法，給出了控制系統的穩定性及控制性能等相關理論判據。針對空調系統，進行了分散式預測控制的實驗。發表SCI期刊論文13篇（其中Automatica論文2篇、IEEE-TAC長文1篇、IEEE-TFS長文1篇）、EI論文26篇，獲得第32屆中國控制會議張貼論文獎，獲得2014年度《自動化學報》優秀論文獎。
