基于特征建模的智能控制方法及应用-控制科学与工程专业论文.docxVIP

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独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 I I 摘 要 智能控制方法的提出至今已有 40 多年的历史。在研究发展历程中,很多研 究人员结合对象实际情况不断创新,探索出多种适合于不同对象的控制方法。这 些方法各具特色,适用于不同的被控对象和系统,且各自具有不同的复杂程度, 当实际被控对象和系统的结构或状态发生变化时,控制方法需要做相应地改变或 调整。因此从实际控制问题出发研究新型的具有自适应能力的智能控制方法仍然 具有重要的意义。控制方法的研究离不开数学模型的建立,智能控制也需要适合 智能控制的建模方法。 课题以针对适用于不同被控对象和系统的控制方法研究为内容,以控制性能 的提高为目标,应用基于特征模型的黄金分割智能控制算法,以三自由度直升机 模型作为对象,对算法的优越性进行验证;以模拟小型全自动化啤酒生产过程系 统为应用对象,对算法的有效性和实用性进行验证。主要研究工作包括以下几个 方面的工作: (1)讨论了基于特征模型的智能控制方法的产生及发展,对特征模型的概 念和基于特征模型的智能控制算法进行了介绍。主要讨论了基于特征模型的二次 最优控制和基于特征建模的黄金分割智能控制算法的实现。 (2)以三自由度直升机模型为对象,应用基于特征模型的智能控制方法设 计智能控制系统;同时对比了二次最优控制器与黄金分割控制器的控制性能指 标,验证了黄金分割控制算法的优越性。 (3)针对发酵部分的双容罐液位系统,详细叙述了采用伪随机信号的方法 辨识系统的数学模型的步骤,同时建立系统的特征模型,以设计基于特征模型的 智能控制器。 (4)在采用 PLC 技术和 MCGS 组态技术实现啤酒生产线监控系统的基础 上,针对双容罐液位系统分别设计了常规 PID 控制器、智能 PI 控制器和基于特 征模型的黄金分割控制器。实验结果表明,基于特征模型的黄金分割控制器具有 结构简单,调节方便的优点,同时可以保证系统具有较小的超调和较好的快速性, 尤其对于一类参数未知的二阶系统具有较好的控制效果。 关键词:特征建模;智能控制;黄金分割控制;三自由度直升机;模拟生产过 程 III III ABSTRACT It has been 40 years since the intelligent control method is put forward. In the development process of the research, a lot of researchers innovate and explore a variety of suitable control methods for different objects based on their actual situations. These methods are appropriate for different systems and have their special features and their own complexities. When the structure or the state of the actual controlled system changes, the control method needs to be changed or adjusted accordingly. Therefore, it still makes sense that developing new adaptive intelligent control methods based on the actual control problems. Research of the control methods needs the establishment of mathematical models, also the intelligent contr

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