复杂工业过程模型预测控制的研究指南.ppt

复杂工业过程模型预测控制的研究 答辩人： 导 师：院士 东北大学自动化研究中心 提纲 1. 研究现状及存在的问题 2. 不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制 3. 不确定非线性系统的多模型自适应预测控制 4. 不确定非线性多变量系统的多模型自适应解耦预测控制 5. 多模型自适应解耦预测控制在强制循环蒸发系统中的应用 6. 结论与展望 Ⅰ. 研究现状及存在的问题 1.1 模型预测控制的研究现状 模型预测控制的理论研究 稳定性 无限时域MPC (Keerthi S S et al.,1988; Bitmead R R et al.,1990) 终端等式约束MPC (Mayne D Q et al.,1990; Alamir M et al.,1994,1995) 终端约束集MPC (Michalska H et al.,1993) 终端惩罚函数MPC (Chen H et al.,1998; Mayne D Q et al.,2000; Lee J W et al.,1998; Chen W H et al., 2000;Lee Y I et al., 2003 ) 收缩约束MPC (De Oliveira K S L et al., 1994, 2000; Cheng X et al.,2001) 1.1 模型预测控制的研究现状 鲁棒性 min-max模型预测控制 (Kothare et al., 1996; Lu and Arkun, 2000;Kim K B,2002;Kim T H, 2006;Wu F,2001; Lee et al., 2005, Cuzzola et al.,2002;Ding B et al., 2004) 离线鲁棒模型预测控制 (Wan Z et al., 2002,2003; Ding B et al., 2007;) 鲁棒预测控制 (Lee J W et al,1997;Magni L et al, 2001, 2003; Lee Y I et al.,2000; Kim K B et al.,2004;Chen H et al., 2006,2007; Jeong S C et al.,2004;Wang J et al., 2006) 1.1 模型预测控制的研究现状 模型预测控制的工业应用 应用领域 模型预测控制经过近30多年的发展，控制水平日益提高，应用范围不断扩大，不仅在石油、化工、造纸等工业过程中得到广泛应用，而且在机器人、食品加工和航空航天等领域也得到尝试和应用。 商业软件 国外 最初的IDCOM和DMC算法代表了MPC的第一代 Shell公司的QDMC代表了MPC的第二代 第三代包括IDCOM-M、HIECOM、SMCA、SMOC和Profimatics公司的PCT以及Honeywell公司的RMPCT 现在的RMPCT与DMC-plus代表MPC技术的第四代 国内 上海交通大学和浙江大学开发研制的多变量约束控制软件包MCC 浙大中控软件技术有限公司推出的面向流程工业企业的综合自动化整体解决方案ESP-Suite，其中集成了高级多变量预测控制软件包APC-Adcon以及预测函数控制软件包APC-PFC 1.2 时滞系统控制的控制方法 频域法 时域法（Lyapunov 方法） 时滞无关 (Delay-independent) 时滞相关 (Delay-dependent) 1.3 多模型控制方法的研究现状 多模型自适应控制方法 间接多模型自适应控制方法(Middleton R H, Goodwin G C 1988; Narendra K S,1994,1997,2000) 直接多模型自适应控制方法 (Goodwin G C , 1988, 1994; Fu M Y ,1986,1996) 加权多模型自适应控制方法 (Binder Z 1992,1994) 多模型自适应解耦控制方法 线性系统 (Wang, Li, Cai et al, 2005, ISA) 非线性系统 (Zhai, Chai, 2006; Fu, Chai, 2007,2008) 多模型预测控制方法 加权多模型预测控制方法 (Danielle D, Doug C , 2003; Aufderheide B et al.,2001) 切换多模型预测控制方法 (席等,1996;) 1.4 存在问题 针对控制输入受约束的不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制，研究结果较少，已有的结果大部分都是时滞无关的控制方法，而且具有一定的保守性。 针对参数未知的非线性系统，缺少能够保证闭环系统稳定的自适应预测控制方