摘要：本文针对非线性多阶段间歇过程在切换瞬间存在异步切换的问题,提出了一种鲁棒模糊预测异步切换控制方法.该方法将非线性多阶段间歇过程表示为同步子系统和异步子系统的等效闭环扩展Takagi-Sugeno模糊模型,在此基础上给出了确保每个批次指数稳定和每个阶段渐近稳定的,基于线性矩阵不等式的稳定性条件以及不同情况运行时间的计算方法.根据运行时间采用超前切换思想,避免异步切换情况的出现,保证系统的稳定运行.仿真案例表明所设计的控制器是有效的和可行的.

摘要：针对一类具有不确定性、未知扰动、执行器随机故障的工业过程,提出了一种随机鲁棒预测容错切换控制(SRPFTSC)方法.其主要贡献是融合了随机控制理论与鲁棒预测控制方法,解决了实际工业过程中执行器存在一定概率故障的问题,改进了传统的容错控制(FTC)方法.首先,建立含有系统状态增量和输出跟踪误差的新型多自由度状态空间扩展模型,以描述一类具有一定不确定性、未知扰动、执行器随机故障的工业过程;其次,基于该扩展模型设计含有故障随机特性的反馈控制律,实现了故障情况下的FTC控制和无故障情况下的正常控制.进一步给出了具有线性矩阵不等式(LMI)形式的相关定理和推论.同时利用指数稳定证明给出容错控制器切换的稳定条件,使系统在H∞意义下满足渐近稳定的要求.最后,以注塑成型保压过程为例,验证了该方法的有效性和可行性.

摘要：对于工业过程控制中有线控制存在的布线困难、可拓展性差、维护成本高等问题,本文设计并开发了具有丢包补偿GORC-PID(generalized open-loop response control-PID)算法的无线温度控制系统。以工业上通用的WirelessHART为标准协议,使用无线硬件设备搭建无线通信网络,替代有线通信方式,并以监视与控制通用系统(monitor and control generated system, MCGS)组态软件为控制平台,采用改进的广义开环响应控制(generalized open-loop response control, GORC)与PID控制相结合的控制算法,通过构建的具有丢包补偿的Smith预估器对丢包数据进行估计,得出补偿的估计值,并参与GORC滚动优化中,来实现对温度的实时监测与控制。以高温炉作为研究对象进行实验,结果表明所设计的无线温度控制系统不仅可以有效解决有线过程控制中存在的问题,而且可以解决无线通信过程中的丢包、迟滞等问题,具有良好的工业价值。

摘要：针对一类具有不确定性、外部扰动和执行器部分失效的非线性工业过程,提出一种鲁棒模糊容错切换控制方法。首先,构建新型多自由度T-S模糊状态空间模型,在此基础上,结合执行器部分失效的情况设计控制律。其次,给出基于线性矩阵不等式(LMI)的容错切换条件和系统稳定条件,并通过当前系统状态和稳定性条件求取其子模型的控制律及相应权值。最后,通过对连续搅拌釜式反应器的仿真研究来验证该文方法的有效性。

摘要：为了抑制集总干扰(外部扰动及模型失配、变量间耦合导致的内部扰动)对系统的影响,以往的方法通常采用反馈+前馈补偿的控制方式,不能保证系统控制输出最优.为此,本文提出了一种基于扰动观测器的多变量非最小状态空间预测控制方法(disturbance observer-based multivariable non-minimum state space predictive control, D-MNMSSPC).本方法首先通过扰动观测器(disturbance observer, DOB)估计集总干扰,然后将扰动的估计值及输出变量同时引入到状态变量中形成复合多变量非最小状态空间(multivariable non-minimum state space, MNMSS)预测模型,该模型可以避免状态观测器的设计,减小了设计负担,并且可以保证扰动直接参与预测控制滚动优化,从而获得系统的最优控制性能,仿真结果验证了D-MNMSSPC方法的有效性.

摘要：针对现有非线性预测控制方法在线递推控制律时求解非线性方程的困难,提出一种基于树和种子算法(tree and seed algorithm, TSA)的非线性神经网络预测控制算法.该算法采用径向基函数(radical basis function, RBF)神经网络建立非线性系统的过程模型,并将该模型作为预测模型,可以有效逼近系统的过程特性.在此基础上,通过该模型递推非线性系统的预测输出值,并设计具有约束的二次型性能指标.利用TSA优化该性能指标,不断在线搜索非线性预测控制系统的最优控制律,避免采用直接递推的方式求解复杂非线性优化问题,减轻了系统的计算负担.生化发酵过程仿真对比结果表明,该算法具有很强的跟踪和抗干扰能力.

摘要：针对一类具有执行器随机失效问题的离散线性系统,提出一种基于故障概率情况下的鲁棒预测容错切换控制方法。首先,将工业过程建立成新型多自由度状态空间模型,设计含有故障概率的容错控制器;其次,引入系统故障和其恢复时的随机概率,利用李雅普诺夫判据给出基于线性矩阵不等式形式的稳定性条件,再通过指数稳定的相关证明求解出不同执行器切换时的稳定条件,以保证系统故障时容错控制与无故障时常规控制间的切换;然后,控制器设计时还充分考虑了设定值变化时所产生的跟踪误差带来的影响。最后,通过仿真结果验证了所提方法的可行性。

摘要：提出将NI ELVIS实验平台、电路仿真及LabVIEW测试开发软件应用于电路实验教学。以滤波电路为例,使学生在高效、集成的实验环境下,方便、灵活地完成对实验项目的设计、测试和调整过程,同时对实测数据和仿真结果进行误差比较,激发了学生实验学习的积极性和创新意识。

摘要：针对有线过程控制难以解决工业现场环境恶劣、布线复杂和施工困难等问题,设计开发了基于比例积分微分的预测函数控制算法的无线高温加热炉温度控制系统.首先利用无线硬件搭建基于WirelessHart协议的无线通信网络,以替代传统的有线网络.在此无线网络的环境下,以监视与控制通用系统组态软件为平台、工业高温加热炉为研究对象,采用改进预测函数控制与传统比例积分微分控制相结合的算法,开发了无线高温加热炉温度控制系统,实现对高温加热炉温度的无线监测和实时控制.工程实施结果表明所设计的控制系统可以解决无线通信过程中丢包问题,其可靠性、控制精度、响应速度均能够满足工业现场的要求,并有效地解决了有线网络可拓展性和可移动性差等问题.

摘要：针对某乙烯裂解炉支路温度偏差较大的情况,设计开发了一套乙烯裂解炉支路温度平衡先进控制系统。首先,在原有常规控制方案的基础上设计了裂解炉支路温度平衡先进控制方案;其次,提出了一种基于T-S模型的多变量模糊自适应状态空间预测控制(MFASSPC)算法,并作为支路温度平衡控制器;最后,开发和实施了乙烯裂解炉支路平衡先进控制系统。对比于原有控制方案,支路温度偏差由原来的±5℃降低到±1℃,支路温度的标准偏差分别降低了78.6%和74.4%。