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扩张状态观测器是自抗扰控制技术最重要的组成部件,其核心思想是:将系统的不确定性(内部摄动)和外部扰动看作一个总扰动并将其扩张成一个新状态,对其进行实时估计,然后通过反馈进行补偿,从而消除总扰动对控制系统的影响。扩张状态观测器只需已知被控对象的输入和输出信息,降低了控制器对被控对象精确模型的依赖性。广义预测控制器是一种与先前多数预测控制算法相比鲁棒性更强的控制策略。但是,存在在线计算量大的问题。针对非线性系统,广义预测控制并没有一个统一的解决策略。本文利用扩张状态观测器,结合比例控制器和广义预测控制技术,提出了几种鲁棒性较强的控制策略,主要工作概括如下:(1)针对工业中具有强非线性和耦合性的强制循环蒸发系统,结合扩张状态观测器和比例控制器,提出了一种鲁棒性较强的线性定常自抗扰解耦控制方法,同时,提出一个能评价闭环系统解耦程度的适应度函数,利用粒子群优化算法,对其控制参数进行整定。该控制器为线性非时变的,控制律简单易于实现,对被控对象模型依赖程度低,对化工过程控制有指导作用。(2)针对典型的非线性系统——混沌(超混沌)系统控制与同步问题,结合扩张状态观测器和广义预测控制器,设计了一种基于线性全维扩张状态观测器的快速全线性广义预测控制算法,降低了广义预测控制的在线计算量,避免了对非线性混沌系统预测模型的辨识。(3)针对基于线性全维扩张状态观测器的快速广义预测控制算法,提出一种改进方法,避免了传统预测模型中的固有积分器环节,增加控制器的稳定性,同时也再一次降低了计算量。为利用广义预测控制器解决线性和非线性系统控制问题,提供了一种统一的解决策略。三种基于扩张状态观测器的线性定常改进控制算法,都能较好地处理非线性系统控制问题。三种改进线性定常控制器对被控对象的精确数学模型依赖程度较低,控制律简单,计算量较小,鲁棒性较强。