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论文研究-基于操作轨迹LPV模型的非线性辨识.pdf
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2008 年 7 月 系统工程理论与实践 第 7 期
文章编号 :100026788
(
2008
)
0720155205
基于操作轨迹LPV 模型的非线性辨识
徐祖华
1
,ZHU Yu2cai
2
,赵 均
1
,钱积新
1
(
11 浙江大学 信息学院控制系 ,杭州 310027 ;21Eindhoven 技术大学电机系 ,荷兰 Eindhoven
)
摘要 : 提出一种基于操作轨迹 LPV 模型的非线性辨识方法 :根据调度变量的操作轨迹 ,选取若干个典
型工作点 ;在各个典型工作点 ,进行测试与辨识相应的线性模型 ;然后 ,根据工作点测试数据以及各工作
点间的过渡数据 ,辨识出全局插值 LPV 模型. 它降低了测试辨识成本 ,且算法简单可靠 ,仿真结果表明了
该算法的有效性.
关键词 : 非线性辨识 ;线性时变参数模型 ;调度变量
中图分类号 : TP273 文献标志码 : A
Nonlinear processes identification based on operating2
trajectory LPV model
XU Zu2hua
1
,ZHU Yu2cai
2
,ZHAO Jun
1
,QIAN Ji2xin
1
(
11Department of Control Science and Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310027 , China ; 21Faculty of Electrical Engineering ,
Eindhoven University of Technology ,Eindhoven ,The Netherlands
)
Abstract : Nonlinear process identification based on operating2trajectory LPV model is proposed. Firstly , typical
working2points are selected based on operating2trajectory of scheduling variable. Secondly , linear models are identified
using data sets at various working2points exclusive transition data ; then the LPV model is identified by interpolating the
linear models using total data. The method uses low cost tests and is numerically simple and reliable. Simulation study
will be used to verify the effectiveness of the method.
Key words: nonlinear process identification ; linear parameter varying model
(
LPV
)
; scheduling variable
收稿日期 :2007208223
资助项目 :国家自然科学基金
(
60503065
)
;国家科技支撑计划项目
(
2007BAF22B05
)
作者简介 :徐祖华
(
1976 -
)
,男 ,浙江大学博士后 ,讲师 ; ZHU Yu2cai
(
1960 -
)
,男 ,荷兰 Eindhoven 技术大学电机系博士
后 ,讲师 ;赵均
(
1971 -
)
,男 ,浙江大学副教授 ,硕士生导师 ;钱积新
(
1939 -
)
,男 ,浙江大学教授 ,博士生导师.
1 引言
作为一种有较强工业应用背景的优化控制算法 ,模型预测控制具有控制性能好、鲁棒性强、有效处理
多变量约束问题等特点 ,因而在石油、化工、电力等领域的过程控制中获得了广泛应用
[1 ,2]
.
预测控制算法最初是针对线性系统提出的. 当对象有强非线性时 ,由于采用线性模型的输出预测与实
际偏差较大 ,达不到优化控制的目的 ,因而必须基于非线性模型进行预测和优化. 目前研究的比较多的非
线性建模方法有 :机理模型、Volterra 模型、Hammerstein 模型、Wiener 模型等
[3~6]
. 建立机理模型需对被控对
象有透彻的了解 ,但若生产过程工艺复杂 ,关联因素多 ,则机理模型的建立往往难度较大. Volterra 模型、
Hammerstein 模型、Wiener 模型等特殊模型 ,需要大范围的装置测试 ,辨识成本很高. 相对于线性 MPC ,非线
性 MPC 在工业应用的实例很少 ,最大的问题就是非线性过程建模和辨识的高成本. 因此 ,寻找一种低成本
的非线性建模方法是非常关键的.
虽然大部分的工业过程具有非线性特性 ,但是不会在整个操作区域里随机无序地运行 ,总是按照某种
生产计划调度来运行 ,存在与系统动态特性相关的调度变量 ,比如电厂的负荷、聚合物的牌号. 对于具有上
述特征的生产过程而言 ,根据调度变量的操作轨迹建立线性时变参数模型
(
LPV
)
,就能够满足大部分的控
制需求. 术语LPV 首先是文献[7]在研究增益调度控制时引入的. 文献[8]详细介绍了 LPV 的工业应用. 文
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