【摘 要】
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现代工业过程中控制回路众多,实际工况变化、过程非线性、设备老化甚至故障等都会大幅降低控制性能。因此,准确评价系统性能对于设备实时监测、减少能源消耗、提高生产效率等
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现代工业过程中控制回路众多,实际工况变化、过程非线性、设备老化甚至故障等都会大幅降低控制性能。因此,准确评价系统性能对于设备实时监测、减少能源消耗、提高生产效率等意义重大。近年来,越来越多的学者开始关注控制器性能评价领域的研究。然而,多变量系统性能评价领域由于建模难等一系列原因,限制了它在工业过程中的广泛应用。本文在几种传统的评价算法基础之上,结合广义多变量系统自身特点,提出运用对角关联矩阵方法来获取系统性能指标的理论。论文研究成果及创新点主要体现在以下三方面：1.对多变量性能评价领域的发展历史和国内外的研究现状进行了比较分析,对其应用于工业生产的实际情况进行了统计总结,针对其在理论和实际应用中已经存在或潜在的问题进行了分析。2.评价多变量系统时,计算的复杂程度和性能指标的准确性与所选方法有很大关系。如何用简便的方法得到准确的性能指标在多变量性能评价领域还没有有效方法。论文中阐述了一种将对角关联矩阵方法应用于广义最小方差系统以获取性能指标的方法。该方法只需扰动模型和时滞矩阵等少量的先验知识就能得到准确的评价方差和最优控制器模型,避免了辨识关联矩阵时产生的系统误差。3.探讨了一类具有线性时变扰动的多变量系统性能指标。通过将线性时变扰动分为三类线性定常扰动,提出该思路下新的多变量性能评价方法。该方法构造了一个加权的性能指标,权值矩阵与不同扰动类型和优先级相对应。同时该方法允许用户指定合理的输出方差,运用对角关联矩阵方法明确计算出广义多变量系统闭环输出方差的上下限值。经过ITAE寻优得到最小输出方差下的控制器参数,并给出可实现的最优控制器模型。通过本文的研究工作,减小了控制器性能评价技术的计算量,从而可以更加方便的应用于工业生产,此外,使多变量性能评价技术拓展到线性时变多变量系统,提出的输出方差限制方法也更具实际意义。
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