时滞系统鲁棒预测控制及其在轧机厚控系统中的应用研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lys198311
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随着现代工业系统的生产要求日益提高以及工况条件日益复杂,使得工业控制系统往往存在时滞现象和各种不确定因素,而液压伺服驱动的轧机厚度控制系统可近似为是一个线性不确定时滞系统。另外,在实际控制系统中,时滞和不确定性的存在通常会严重影响控制系统的性能,甚至会导致系统不稳定,这样就给系统的设计带来很大的困难。近些年来迅速发展的鲁棒预测控制理论,融合了预测控制的滚动优化原理以及鲁棒控制对系统不确定因素的处理方法,为不确定时滞系统设计鲁棒性较强的控制器提供了可能性。本文首先针对线性矩阵不等式的基本理论做了简单介绍,并主要阐述了预测控制的基本原理以及定性综合理论,从而为后面系统的进一步分析与设计奠定了理论基础。然后,针对具有输入约束和多重状态时滞的一类不确定离散时间系统,提出了一种基于有记忆状态反馈的鲁棒预测控制算法。该算法通过引入Lyapunov-Krasovskii函数,利用线性矩阵不等式方法,将无限时域优化问题转化为线性规划问题。从而可得到有记忆状态反馈控制器存在的充分条件和显式表达式,并使控制输入满足约束,同时保证闭环系统渐近稳定和鲁棒性能指标最小。最后,针对轧机厚度控制系统中存在的参数不确定性和外界扰动的问题,提出了一种基于有记忆状态反馈的H_∞鲁棒预测控制方法。该方法将鲁棒H_∞控制理论与预测控制的滚动优化进行有机结合,并利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了有记忆状态反馈控制器存在的充分条件;进一步,通过求解一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出了控制器的设计方法。所获得的控制器不仅能使轧机厚度闭环控制系统渐近稳定,而且能达到给定的H_∞性能。
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