文档介绍：分类号密级
U D C 编号
中南大学
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY
硕士学位论文
论文题目基于RBF-ARX模型的预测控制在磁悬
浮系统中的应用
学科、专业控制科学与工程
研究生姓名
导师姓名及
专业技术职称
MS THESIS:
RBF-ARX Model-based Predictive Control With Application to ic Levitation System
Specialty: Control Theory and Control Engineering
School of Information Science & Engineering
Central South University
Changsha, Hunan Province, China
原创性声明
本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。
作者签名: 日期: 年月日
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作者签名: 导师签名日期: 年月日
摘要
磁悬浮技术是当前控制领域的研究热点之一,它是磁悬浮列车、磁悬挂天平、磁悬浮轴承、磁悬浮电机等应用领域的关键技术。磁悬浮控制系统是研究磁悬浮技术的平台,由于它具有本质非线性、不确定性和开环不稳定性等特点,因此不容易建立精确的数学模型。RBF-ARX模型是RBF(径向基函数)网络和线性ARX模型组成的复合结构,该模型是一个全局模型,能很好描叙非线性系统的动态特性,它采用融合了LMM策略和LSM策略的快速收敛的SNPOM方法来离线辨识和优化模型参数,系统在任意工作点的局部线性化模型都可以通过全局RBF-ARX模型得到。基于RBF-ARX模型的预测控制是国内外复杂非线性工业过程控制领域中一个新的前沿问题。本文根据预测控制的基本原理,探讨了RBF-ARX模型结构,以及基于RBF-ARX模型的预测控制算法,并对基于RBF-ARX模型的预测控制算法在磁悬浮控制系统的应用进行了探索。论文的主要研究工作包括:
首先介绍了磁悬浮技术的国内外研究现状和磁悬浮技术的应用情况,根据磁悬浮控制系统的各个组成部分的物理原理建立了磁悬浮控制系统的数学模型,并对非线性数学模型在平衡点附近进行了线性化,得到了系统的状态方程和传递函数。在此基础上分析了模型的可控性、开环稳定性等特性。
然后介绍了预测控制的发展历程和应用中存在的问题,具体介绍了预测控制的基本原理,并以广义预测控制算法为基础讨论了预测控制的基本结构,深入分析了它们的预测模型、反馈校正与滚动优化方法。
接着重点介绍了RBF-ARX模型的结构、参数辨识的原理和方法。在此基础上,建立了磁悬浮控制系统在不同状态变量下的RBF-ARX模型,并分析了各种模型的可靠性。
本文最后介绍了基于RBF-ARX模型的预测控制算法原理,应用基于RBF-ARX模型的预测控制算法对磁悬浮控制系统进行了控制仿真,同时也就其在磁悬浮系统中实时控制的可行性进行了一定的探索,并采用PID控制器和超前-滞后校正器进行了实时控制。
关键词:磁悬浮控制系统,模型预测控制,RBF-ARX模型,结构化非线性参数优化策略
ABSTRACT
The ic levitation technology is an attractive field of the current control research domain. It is the key technology of ic levitation train, ic levitation balance, ic bearing and ic motor and so on. The ic Levitation Control System is the platform of ic levitation technology studies, due to the characteristics of essential nonlinear, uncertainty and open l