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基于MLD的非线性系统建模与控制研究

作　者: 杨光利
导　师: 张聚
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 混杂系统非线性特性混合逻辑动态模型优化控制半实物仿真实际应用
分类号: N945.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 61次
引　用: 3次
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内容摘要

在现实世界中,存在着大量的非连续、非光滑的非线性系统,而采用传统的理论方法对这些系统进行建模和控制,已很难达到控制要求。应用混杂系统理论,对于非线性系统进行建模与优化控制是控制科学界的热点研究课题。本文采用混合逻辑动态(MLD,Mixed Logical Dynamic)模型理论,进行非线性系统的建模与优化控制研究。与其它建模方法相比,混合逻辑动态模型具有独特的优点:它利用不等式来描述命题逻辑关系和系统的约束限制关系,并加入系统差分方程中,形成一种可描述多种类型非线性系统的统一建模方法,并能够将优化控制、模型预测控制等,引入非线性系统的研究中。本文的主要工作包括以下几部分:1、在广泛查阅相关文献资料的基础上,分别从混杂系统建模和混杂系统优化控制两方面,综述了混杂系统研究的发展与现状。2、深入研究了非线性系统的MLD建模过程(命题演算建模和HYSDEL语言描述模型)及其优化控制算法(模型预测控制),通过实例建模和仿真计算,验证了基于MLD模型理论的建模和预测控制策略的可行性和有效性。3、研究了实际控制系统中的各种典型非线性特性,分别对其进行MLD建模和优化控制仿真。着重研究了将MLD建模与控制方法应用于电力电子电路DC/DC变换器的建模和控制中,通过对仿真结果地研究分析,表明DC/DC变换器基于MLD模型建模的可行性及在此基础上设计的状态反馈闭环控制系统具有良好的动态特性,并能满足约束条件。4、引入半实物仿真理论,构建了基于xPC目标的半实物实时仿真系统,采用半实物仿真的策略使得系统的研究更接近实际情况,仿真结果更加真实可靠。并在此基础上探讨了基于MLD模型预测控制器的快速原型设计方法及其实现思路。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10-12
  1.2 混杂系统研究的发展与现状  12-16
    1.2.1 混杂系统建模  12-15
    1.2.2 混杂系统的优化控制  15-16
  1.3 本文主要研究内容以及结构安排  16-18
第2章非线性系统MLD建模与控制  18-42
  2.1 引言  18-19
  2.2 非线性系统MLD建模  19-26
    2.2.1 命题演算和线性整数规划  19-22
    2.2.2 HYSDEL语言  22-23
    2.2.3 建模实例  23-26
  2.3 MLD系统的控制策略  26-41
    2.3.1 基于MLD系统的模型预测控制  26-32
    2.3.2 MIQP问题的求解  32-37
    2.3.3 控制仿真实例  37-41
  2.4 本章小结  41-42
第3章非线性系统实例仿真研究  42-54
  3.1 引言  42
  3.2 典型非线性特性  42-46
    3.2.1 饱和特性  42-43
    3.2.2 死区特性  43-45
    3.2.3 继电器特性  45-46
  3.3 DC/DC变换器  46-53
    3.3.1 DC/DC变换器建模  47-52
    3.3.2 最优跟踪问题仿真结果  52-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章半实物仿真技术  54-74
  4.1 引言  54-55
  4.2 半实物仿真系统的构建  55-69
    4.2.1 xPC目标软件环境  57-63
    4.2.2 xPC目标硬件环境  63-67
    4.2.3 半实物仿真系统的组成  67-69
  4.3 半实物仿真系统实验  69-73
  4.4 本章小结  73-74
第5章总结与展望  74-76
  5.1 总结  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
攻读学位期间参加的科研项目和成果  81

基于MLD的非线性系统建模与控制研究

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