三角區(qū)間軟約束模型預測控制及其在水泥回轉窯中的應用.pdf

1、水泥工業(yè)是目前我國市場重要的工業(yè)之一，其核心設備是水泥回轉窯，其性能直接關系到水泥產量與質量。本課題以新型干法水泥回轉窯煅燒系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)地研究了水泥回轉窯變量間的關系，結合工業(yè)過程的實際特點，針對現有模型預測控制算法的缺陷，從水泥回轉窯的工藝研究入手進行機理分析，提出了基于三角區(qū)間軟約束的線型預測控制算法和基于三角軟約束的非線性預測控制算法。具體研究工作如下：
　　首先，研究預測控制算法的基本原理，將預測控制算法分為線性模

2、型預測控制算法和非線性模型預測控制算法，并分別對其常用方法進行了研究和學習，通過對比分析選擇線性動態(tài)矩陣控制與基于組合模型的非線性預測控制作為研究基礎。
　　其次，針對線性MPC算法，建立了一種基于三角區(qū)間軟約束的線型預測控制算法。從工業(yè)過程實際需要出發(fā)，根據所設置的容忍區(qū)間及理想目標值確定三角區(qū)間，從而實現優(yōu)先將CV控制在三角區(qū)間中，再對CV進行動態(tài)優(yōu)化，逐步將CV控制到理想的目標值。該算法也同時增加了系統(tǒng)的自由度，保證了魯棒性

3、。
　　然后，根據工業(yè)過程實際工作明顯的非線性特征和復雜的工作流程，設計出基于三角軟約束的非線性系統(tǒng)預測控制算法。在預測時域內自定義CV的約束上下限，然后對自定義約束進行軟化處理，構成三角軟約束，將其加入到目標函數中進行優(yōu)化求解，讓預測輸出在未來的一段時間內趨向于設定值，實現對程序的有效控制。
　　最后，研究了水泥回轉窯的工作機理，選擇合適的控制參數，利用實際測得的數據進行模型的辨識，構造BP-ARX組合模型作為預測模型，設