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工业过程的网络一体化控制研究

作　者: 陈远野
导　师: 邱剑彬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 工业过程跟踪控制网络化控制系统时滞
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

近年来，国内外日趋激烈的市场竞争使得大中型工业生产制造企业对其生产效率、能耗水平、产品质量和生产成本等综合生产指标提出了更高的要求。为提高生产制造业的生产效率和产品质量，实现节能降耗，降低生产成本，提高经济效益及市场竞争力，以生产制造全流程为控制目标的一体化控制系统已成为工业过程控制的研究热点。针对应用状态空间模型描述的工业过程，本文给出了一个基于双层网络的一体化控制结构，由底层网络回路实现工业过程的控制，由上层网络回路实现对系统性能指标的跟踪。通过引入积分补偿器，使系统的性能指标评价函数渐进跟踪系统的性能指标。在网络环境下，考虑无时滞的情况及存在时滞的情况。给出了几种非线性矩阵不等式处理方法，将所得结论转化成为凸优化或拟凸优化问题，并建立高效的基于数值的求解方法，便于采用现有软件求解。针对应用输入输出模型描述的工业过程，本文基于一种改进的广义预测控制结构，建立了一体化控制结构。在网络环境下，考虑前向通道和反馈通道均存在时滞的情况。通过生成预测控制指令序列，实现对控制系统前向通道的通讯时滞进行补偿。通过模型预报结构，实现对反馈通道的网络时滞进行补偿，并结合控制指令序列对性能指标函数进行预估。通过对预测控制目标函数进行优化，使系统的性能指标函数渐进跟踪系统的性能指标。并应用Lyapunov稳定性理论，给出了系统稳定性判定方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及意义  8-10
  1.2 研究概况  10-11
    1.2.1 时滞系统研究概况  10-11
    1.2.2 复杂工业过程研究概况  11
  1.3 本论文的主要研究内容  11-13
    1.3.1 基于状态空间模型的一体化控制结构设计  12
    1.3.2 基于输入输出模型的一体化控制结构设计  12-13
第2章工业过程的模型分析  13-17
  2.1 基于机理分析的状态空间模型  13
  2.2 基于数据的输入输出模型  13-16
    2.2.1 动态主成分分析方法  14-15
    2.2.2 偏最小二乘法  15-16
  2.3 小结  16-17
第3章基于状态空间模型的一体化控制结构设计  17-42
  3.1 一体化控制结构设计  17-33
    3.1.1 无时滞情况  18-20
    3.1.2 引入反馈通道网络时滞情况  20-27
    3.1.3 引入所有网络时滞情况  27-33
  3.2 多控制回路扩展  33-36
  3.3 仿真验证  36-41
  3.4 小结  41-42
第4章基于输入输出模型的一体化控制结构设计  42-59
  4.1 多输入多输出 GPC 算法描述  42-47
    4.1.1 多输入多输出 GPC 的控制率设计  43-44
    4.1.2 多输入多输出 GPC 的稳定性分析  44-47
  4.2 一体化控制系统结构设计  47-54
    4.2.1 控制率设计  48-50
    4.2.2 稳定性分析  50-54
  4.3 多控制回路扩展  54-56
  4.4 仿真验证  56-58
  4.5 小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-66
致谢  66

工业过程的网络一体化控制研究

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