工業(yè)過程控制非線性控制方法的研究.pdf

1、本文針對工業(yè)過程控制中普遍存在的非線性現(xiàn)象，提出把微分幾何理論中的精確線性化方法應(yīng)用于工業(yè)過程控制中，使工業(yè)過程控制中的非線性系統(tǒng)完全精確線性化解耦或部分精確線性化解耦，再結(jié)合其他的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法，使被控系統(tǒng)能夠達(dá)到比較理想的控制效果，其原理就是在保證非線性部分狀態(tài)解穩(wěn)定的前提下，對系統(tǒng)的具有能控標(biāo)準(zhǔn)形的線性部分進(jìn)行控制達(dá)到預(yù)期的控制目的。論文的主要內(nèi)容如下： 首先，針對工業(yè)過程控制中的單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出

2、系統(tǒng)，給出精確線性化的充分必要條件和局部坐標(biāo)變換，并給出精確線性化的具體步驟，同時對實際系統(tǒng)模型三級倒立擺系統(tǒng)和火電機(jī)組的鍋爐——汽機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)反饋精確線性化解耦。 其次，利用微分幾何理論精確線性化方法對三級倒立擺非線性模型進(jìn)行部分反饋線性化，得到的模型比直接在平衡點處線性化的模型，更接近原系統(tǒng)模型，并對模型進(jìn)行了穩(wěn)定性、可控性以及能、觀測性分析，再結(jié)合PD控制方法和LQR控制方法分別對部分反饋線性化后的模型進(jìn)行跟蹤控制和抗干

3、擾控制仿真及分析。仿真結(jié)果及分析表明，PD控制比LQR控制可以達(dá)到更好的控制效果，PD控制不僅可以較好的改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且在抗干擾能力上也優(yōu)于LQR控制，可以達(dá)到三級倒立擺的控制設(shè)計要求。 再次，利用微分幾何理論精確線性化方法對火電機(jī)組的鍋爐——汽機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行完全精確線性化，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成三個解耦的單輸入單輸出系統(tǒng)，對得到的反饋線性化后的模型，結(jié)合PI、單神經(jīng)元自適應(yīng)PID和免疫單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制方法。通過不同負(fù)荷下的仿真