基于事件触发的鲁棒模型预测控制研究

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实际工业过程中广泛存在着各种不确定性,例如系统建模误差、未知参数、测量噪声和外界干扰等,这类系统称为不确定系统。鲁棒模型预测控制具有处理系统不确定性、约束条件和多变量等问题的优点,并且对模型的要求不高,是研究不确定系统的有效方法之一目前,对于不确定系统的鲁棒预测控制已经取得了一些有益的研究成果,然而值得注意的是,传统的基于时间触发的鲁棒预测控制方法在线计算量很大,这就限制了其在实际工业中的应用范围。事件触发鲁棒预测控制方法不仅具有时间触发鲁棒预测控制方法的控制优势,而且能够显著减少控制器的在线计算量,为不确定系统的鲁棒预测控制研究提供了新思路。因此,针对不确定系统的事件触发鲁棒预测控制研究具有十分重要的理论价值和实际意义。本文采用事件触发鲁棒预测控制方法,分别针对带有约束条件的不确定系统、存在相互关联的大系统以及系统状态不可测等情况,开展控制器的设计、优化问题的求解和实际系统的鲁棒性能分析等方面的研究。具体工作包括:(1).针对存在系统约束和有界外加干扰的线性离散系统,研究了事件触发鲁棒预测控制器的设计方法。该算法基于紧约束方法建立了系统的预测控制优化问题,并且根据事件触发时刻求解优化问题得到的一组最优控制律序列,构造了后续事件不触发时刻系统的鲁棒可行控制律序列。在此基础上,利用输入状态稳定性原理给出了保证系统鲁棒稳定性的事件触发条件。该设计不仅保证了系统的鲁棒控制性能,而且降低了优化问题的求解复杂度,减少了控制器的在线计算量。(2).针对由多个子系统组成的大规模复杂系统,其中,各子系统受到约束和有界干扰的影响,提出了事件触发分散鲁棒预测控制算法。将子系统的全局状态关联项与外加有界扰动看成整体,计算出整体干扰项所在的最大有界集合,对每个子系统分别设计保证鲁棒稳定性能的事件触发鲁棒预测控制器。该方法提高了系统的全局可靠性,在保证闭环系统鲁棒稳定性的同时,降低了对控制器计算性能的要求。(3).针对系统状态不可测的情况,研究了基于事件触发的输出反馈鲁棒预测控制算法。该输出反馈控制器包括一个渐近稳定的龙伯格状态观测器和事件触发鲁棒预测控制器。给出了状态估计误差的有界鲁棒不变集,设计了保证鲁棒稳定性的事件触发鲁棒预测控制器。该设计方法能够保证系统的实际状态鲁棒稳定在以状态估计轨迹为中心、状态估计误差鲁棒不变集的大小为宽度的“管道”中。
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