《預測控制的原理研究與系統設計》是依託於上海交通大學等單位，主要由席裕庚等完成的科研項目。
基本介紹
- 中文名：預測控制的原理研究與系統設計
- 項目編號：Z-107-2-05
- 獲得獎項：國家自然科學獎二等獎
參與情況,獲獎記錄,
參與情況
主要完成人：
席裕庚（上海交通大學）
李少遠（上海交通大學）
丁寶蒼（西安交通大學）
李德偉（上海交通大學）
鄭毅（上海交通大學）
獲獎記錄
2017年度國家自然科學獎二等獎項目。
《預測控制的原理研究與系統設計》是依託於上海交通大學等單位，主要由席裕庚等完成的科研項目。
《預測控制的原理研究與系統設計》是依託於上海交通大學等單位，主要由席裕庚等完成的科研項目。參與情況主要完成人：席裕庚（上海交通大學）李少遠（上海交通大學）丁寶蒼（西安交通大學）李德偉（上海交通大學）鄭毅（上海交通大學）1...
控制系統的魯棒性，是指系統在其數學模型與實際過程出現失配時，使系統性能保持在允許範圍內的能力。按照上述定義，不同的控制性能(如穩定性，最優性等)都有自己相應的魯棒性。儘管目前魯棒控制器的設計方法很多，但所採用的基本思想，大多為將控制系統的性能指標設定在允許範圍的不敏感區域或幾何中心。這樣當模型失配...
預測控制理論研究。預測控制的起源與發展與工程實踐緊密相連。實際上理論研究遲後於實踐的套用。主要設計參數與動靜態特性，穩定性和魯棒性的解析關係很難得到。且遠沒達到定量的水平。對非線性，時變的不確定性系統的模型預測控制的問題還沒有很好的解決。將滿意的概念引入到系統設計中來，但滿意最佳化策略的研究還有待...
(MPC)算法依據一些先進控制機理，如廣義預測原理，內模原理，模糊理論，遺傳算法和人工智慧原理來設計控制參數，從而使控制系統具有預測功能。(2) 控制器融合 PID 算法和預測 PI 算法。這種控制器包括 PID 控制器和預測控制器，PID 控制器保留著傳統控制器對模型精度要求不高的優點，而與過程的滯後時間沒有關係，而...
1958年，Kalman發表的一篇文章一最優控制系統設計，首先提出了自校正控制的思想。在1970年，Petra把這個原理延伸到參數未知但恆定的線性離散時間單輸入輸出系統。由於理論和技術的限制，這些原理並沒有得到成功套用。直到1973年由瑞典學者Astorm和Wiittenmark提出最小方差自校正調節器。該方法的突出優點是容易實現，即使...
(3)基於機構設計不同的另一類預測控制算法:包括由Garcia提出的內模控制(Internal Model Control, IMC), Brosilow等人提出的推理控(Inference Control)等。這類算法是從結構上研究預測控制的一個獨特分支。以上述典型預測控制為基礎結合近幾年發展起來的各種先進控制策略，形成了一些先進的預測控制算法，包括極點配置預測...
此外，也可採用其他形式的指標來設計多變數系統的控制器。（見線性系統理論）優點:1)集中控制便於維護 2)由表頭到單表頭降低數據誤差 多變數系統的結構特點如圖3所示：預測控制 預測控制是近年來發展起來的一類新型的計算機控制算法。由於它採用多步測試、滾動最佳化和反饋校正等控制策略，因而控制效果好，適用於控制不易...
預測控制算法最初是對線性系統提出的。當對象存在弱非線性時，採用這種線性預測控制算法也是十分有效的，因為弱非線性可視為一種模型失配，其影響可通過系統的魯棒性設計加以克服；必要時，還可通過線上辨識和自校正策略修改模型和控制律，以適應因弱非線性而引起對象特徵的變化。但是幾乎所有的實際控制系統都是非線性的...
針對這個問題，眾多學者進行了大量的研究，有些學者通過對算法的改進來保證系統的閉環穩定性，如上節中提到的各種穩定的廣義預測控制算法；還有一些學者則直接從理論上來分析 GPC的穩定性，這些分析主要有兩類：基於內模控制原理和狀態空間分析。基於內模控制原理 採用內模控制原理分析 GPC的穩定性以席裕庚等人為代表。...
通過最佳化得到的控制量將使模型的輸出值沿著某個期望的軌跡(即參考軌跡)最終趨近蹤設定值。參考軌跡取決於預測控制的設計者對系統閉環回響的要求，對漸進穩定系統而言,通常選取為一階指數函式，如圖1。可以得到k+i時刻輸出的參考軌跡為：式中， 為參考軌跡， 為參考軌跡柔化因子， 、 、 、y分別為採樣周期、參考軌跡...
解決最優控制問題的主要方法有古典變分法、極大值原理和動態規劃。對於非線性系統，其最優控制的解一般是不存在的再加上非線性系統的複雜性和多樣性，這方面的研究成果還很少，尚待解決的問題還很多，本文對非線性最優控制理論現有研究成果對比進行了詳細的闡述，並對其優缺點進行了客觀的對比，為非線性最優控制理論...
Garcia 和Morari 於80 年代初提出在IMC 框架下研究MPC 性能, 並簡單分析了MPC 系統的魯棒性，推導了預測控制在內模控制結構下的定量表達, 然後由模型和對象之間的失配來分析魯棒性, 其優點是可以定量地研究設計參數與系統魯棒性間的關係, 但較局限。在上述基礎上, 又研究了一類MPC 系統在模型增益失配和時滯失配時...
第1 章概述了預測控制的發展軌跡和基本原理。第2 章介紹了基於不同模型的幾種典型預測控制算法。第3、第4 章分析了經典預測控 制算法閉環系統的性能,構成了預測控制定量分析理論的主要內容。第5 章以此 為基礎給出了預測控制參數設計和整定的方法。第6 章介紹了針對約束多變數 系統的實用預測控制算法和線上最佳化...
史密斯（Smith）預估控制，是一種針對純滯後系統設計的控制策略。史密斯預估控制，或稱史密斯預測補償控制，是一種純滯後補償控制手段。基本概念 滯後 滯後是指一個事物的出現或發展比預計的時間晚，或比相關聯的其他事物的出現或發展晚。滯後有因停滯或阻滯而落後的意思。在控制理論中，滯後指在時間上被控變數的變化...
模糊控制 模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變數及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制。它由一定的先驗知識來構造模糊控制規則，通過一系列不精確的控制來達到精確的控制目的。從控制和建模的角度來看，即模糊系統能夠實現任意的非線性連續控制規律和控制模型。所以也可以認為模糊控制器設計就是根據一定的先驗知識，...
為了減小魯棒預測控制器的線上計算量和擴大初始可行域的範圍，可以利用擾動不變集的原理，來處理擾動，進而設計預測控制器是魯棒預測控制研究中一類比較獨特的方法。1996年，Kothare等分別提出了一種基於LMI的魯棒MPC綜合方法。該算法對所考慮的不確定系統，從Min-Max原理出發，通過對最佳化無窮時域線性二次性能指標進行轉化...
但實際套用中，不確定系統往往符合一定的統計規律。這類系統如果採用魯棒方法，則存在較大的保守性。因此，本項目是針對原有魯棒預測控制設計對於不確定性具有機率特徵系統的不足，並結合系統輸出反饋的結構特點，面向乘型參數不確定系統和Markov跳變系統以及加型噪聲系統，提出研究其輸出反饋預測控制的綜合方法。為此，...
對於一個不確定性控制系統，，如何設計一個良好的控制器是自適應控制有待研究的問題。在日常的生活中，生物可以通過有意識地改變自己的習慣調整自己的參數，以適應新的環境特點，成為自適應控制器思想的主要參考依據。自適應控制器應能及時修改它們的特性，以適應對象和其擾動的動態變化特徵，整個控制系統總有令人滿意的...
《測控系統原理與設計》是2008年8月人民郵電出版社出版的圖書，作者是楊世興、郭秀才、楊潔。本書從系統的角度闡述了信息採集、傳輸和處理技術以及對被控對象的參數控制。內容簡介 《測控系統原理與設計》全書共分10章，以測控系統的構成為主線，詳細介紹了測控系統的基礎知識、感測器、數據採集技術、數據通信技術、測控...
《基於定量反饋理論(QFT)的預測控制系統的分析設計與套用》是依託南開大學，由陳增強擔任項目負責人的面上項目。中文摘要 本申請項目是要將預測控制理論與定量反饋理論這兩種工程控制理論有機結合，克服二者的缺點,優勢互補。建立面向複雜過程的基於定量反饋理論的預測控制設計方法與理論分析結果。用定量反饋的理論...
4.5 兩步法狀態反饋預測控制的穩定性75 4.6 基於半全局穩定性的兩步法狀態反饋預測控制的吸引域設計78 4.6.1 系統矩陣無單位圓外特徵值的情形78 4.6.2 系統矩陣有單位圓外特徵值的情形80 4.6.3 數值例子82 4.7 兩步法輸出反饋預測控制84 4.8 兩步法輸出反饋預測控制的穩定性85 4.9 兩步法輸出...
3. 低成本系統：針對底層控制裝置或嵌入式系統中難以實現約束預測控制算法的問題，基於FPGA平台用軟-硬體聯合實現了約束預測控制的核心二次規划算法，研發了基於FPGA的預測控制器原理樣機和調試支持軟體，基於DSP平台設計實現了基於神經網路的二次規劃求解器和預測控制器。 4. 非線性系統：針對非線性系統預測控制理論和算...
2.1.3內模控制器設計 2.1.4非最小相位系統非參數模型內模控制器設計 2.1.5開環不穩定系統內模控制器設計 2.2推理控制 2.2.1推理控制系統的構成 2.2.2推理控制器設計 2.2.3模型誤差對系統性能的影響 2.2.4輸出可測條件下的推理控制 2.3Smith預測控制 2.3.1Smith預測控制的時延補償原理 2.3.2...
就不確定離散系統而言，其不確定性產生的原因很多，主要包括：(1)參數的測量誤差；(2)參數的辨識誤差；(3 )參數的實際值與標稱值的偏差；(4)環境和運行條件的影響，這往往是不確定性的最重要的原因；(5)工況變動的影響；(6)人為的簡化等等。將不確定系統模型擴展到反饋控制系統設計中，控制器模型C(s)和控制...
4.2.3 模糊控制器的維數 （180）4.2.4 模糊控制中的幾個基本運算操作 （180）4.3 模糊邏輯控制系統的基本原理 （181）4.3.1 模糊化運算 （181）4.3.2 資料庫 （181）4.3.3 規則庫 （184）4.3.4 模糊推理 （186）4.3.5 清晰化計算 （188）4.4 離散論域的模糊控制系統的設計 （189）4.5 ...
第四節 連續時間系統的離散化 一、狀態空間模型 二、脈衝傳遞函式模型 三、脈衝回響與卷積模型 第五節 預測控制及其基本特徵 一、流派和發展歷史 二、預測控制的基本特徵 三、工業預測控制的“三大原理”第六節 三種典型的預測控制最佳化問題 一、無窮時域 二、有限時域：經典預測控制 三、有限時域：綜合型預測控制...
1.2.2 分散式預測控制的研究現狀及分類 / 5 1.3 本書的主要內容 / 8 參考文獻 / 9 第2章 具有隨機丟包的網路化系統的滾動時域狀態估計13 2.1 概述 / 14 2.2 具有反饋通道丟包的網路化系統的滾動時域狀態估計 /15 2.2.1 問題描述 / 15 2.2.2 網路化滾動時域狀態估計器設計 / 17 2....