1、線性模型預(yù)測控制技術(shù)在工業(yè)過程控制中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,并取得了良好的效果。但由于實際的工業(yè)生產(chǎn)過程對象實際上廣泛地存在著非線性特性,對于具有強非線性特性的對象,利用傳統(tǒng)的線性模型預(yù)測控制方法往往不再能夠獲得滿意的控制效果,這種情況下必須將非線性模型和預(yù)測控制方法很好的結(jié)合才能解決這一問題。Hammerstein模型是一類特殊的非線性模型,這類模型可以有效地描述很多工業(yè)過程對象,因此具有廣泛的應(yīng)用場合及非常重要的研究價值。
　　 隨

2、著模型預(yù)測控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們逐漸意識到,雖然模型預(yù)測控制器起初是按照一定的性能要求設(shè)計的,然而由于模型失配等因素的影響,導(dǎo)致這些性能并不一定能夠得到完全的滿足,甚至有時差距很大;另外即使這些性能要求在運行初期能夠得到滿足,然而隨著系統(tǒng)設(shè)備的老化,一些執(zhí)行機構(gòu)甚至被控對象的特性難免會發(fā)生變化,如果此時不對控制系統(tǒng)進行重新設(shè)計,或者排除故障,那么系統(tǒng)的控制性能則必然會日趨惡化。因此對預(yù)測控制回路進行性能監(jiān)控與評價具有十分重要的意義。<

3、br>　　 本文在簡要介紹Hammerstein模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,研究了含有色噪聲Hammerstein模型的辨識,基于Hammerstein模型的帶約束模型預(yù)測控制以及非線性預(yù)測控制器的性能評價,基于MATLAB和OPCC接口的先進控制實現(xiàn)技術(shù)等問題。并且對每一部分都進行了實驗研究與驗證。本文的主要貢獻如下:
　　 1.針對線性子系統(tǒng)為ARMAX模型的Hammerstein模型,提出了雙遞推增廣最小二乘法,即首先采用特殊設(shè)計

4、的輸入信號將模型非線性靜態(tài)部分和線性動態(tài)部分進行解耦,利用遞推增廣最小二乘法對模型線性動態(tài)部分進行辨識;得到線性子系統(tǒng)模型后,再次利用遞推增廣最小二乘法辨識模型非線性靜態(tài)部分。
　　 2.以往大多數(shù)基于Hammerstein模型的非線性預(yù)測控制的研究都沒有考慮到約束問題,或者即使考慮到約束問題,也僅是出于研究的需要。而實際工業(yè)過程無論是控制量還是輸出量都必然受到一個物理的約束。本文探討了根據(jù)實際的情況將控制量和輸出量的約束引入到

5、優(yōu)化運算當中并求取可行解的方法。其中對輸入變量的約束可以映射為對中問變量的約束。而正是由于輸入變量約束的引入,使得由中問變量求解實際控制作用時必然存在一個實數(shù)可行解。
　　 3.利用基于模型的設(shè)計性能指標,提出了對基于Hammerstein模型的帶約束預(yù)測控制系統(tǒng)的性能評價方法。
　　 4.利用OPC接口技術(shù),開發(fā)了MATILAB與S7-300PLC進行直接數(shù)據(jù)交互的實驗平臺,從而方便地實現(xiàn)了對實驗室水箱液位控制系統(tǒng)的H