文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
基于多变量统计投影方法的控制器设计及过程检测研究
姓名:熊丽
申请学位级别:硕士
专业:系统工程
指导教师:梁军
20050201
浙江大学硕士学位论文
摘要
计算机技术的发展,可以得到过程的大量数据,但是对于高维的复杂过程,
众多的过程变量之间往往存在严重的多重相关性,为了解决这类病态模型参数估
计问题,多元统计投影方法可以通过投影消除过程变量之间的多重相关性并建立
起能充分反映关键变量的节俭模型。目前多元统计投影的建模绝大部分应用在过
程监测和故障诊断方面,很少涉及到对过程的控制,而大多数的控制系统设计是
基于模型的。随着控制策略的不断创新和发展,控制技术的相互融合,如何有效
地利用多元统计投影技术来简化系统结构和控制器设计,优化控制性能,如何利
用多元统计投影算法本身所有的特质来解决系统,主要是多输入多输出
系统的控制问题,将是多元统计投影技术一个新的研究点。
多元统计投影技术中的回归算法将输入输出关联起来,尤其是偏最小二乘
算法,对输入和输出同时进行主元分析建立回归模型,将输入输出的外
部关系投影到模型的隐变量空间,构成一个主元相互正交的低维空间。在隐变量
空间基础上的控制结构设计和控制器设计将得到很大程度的简化,同时自动解祸
多变量之间的严重相关性。本文针对算法隐变量空间的控制问题进行了研
究和探索,在给出理论和算法的基础上,对实际过程进行了实现仿真,仿真的分
析结果证明了方法的有效性。主要研究内容和成果如下
阐述了控制理论和设计的现状、发展和存在的问题,综述了多元统计投
影技术的发展,尤其在控制方面的应用情况。重点介绍了偏最小二乘法
的发展和在过程控制上的应用。
介绍了多变量统计投影方法的主要理论基础,包括主元分析
主元回归偏最小二乘同时对控制器设
计和参数整定作了简单概述。
研究了基于偏最小二乘隐变量空间模型的控制原理和方法,给
出了基于偏最小二乘隐变量空间模型的控制器结构设计,并与
其他控制方法进行了对比。分析了方法的优点和存在的问题。同时给出
了该控制方法的仿真应用,仿真结果证明方法是有效的。
,针对控制过程的动态特性,对适用于稳态分析的偏最小二乘算法进行动
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态拓展,给出了动态偏最小二乘的一种算法和实现。并将相应
的动态算法应用于一类蒸馏器和重油精熠塔的控制,给出了相应的
仿真结果。
提出了利用主元模型和多变量统计控制图对控制系统的运行状况进行检
」的方法,判断系统是否在控制范围之内、异常出现情况以及抗扰动的
情况等。将方法应用于两个控制系统,对相应的控制图进行了分析。
最后,对全文作出总结,归纳了研究和分析的内容以及结果。并结合存在的
问题,指出了基于多元统计投影技术,尤其是基于偏最小二乘隐变量空
间的控制问题在今后值得关注和进一步深入研究的方向。
关键词多元统计投影偏最小二乘隐变量空间控制结构过程检测仿真
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致谢
值此论文付梓,我谨向众多给我指导、帮助、关心和鼓励的老师、同学、朋
友和亲人们,表示衷心的感谢。
首先我要衷心感谢我的恩师梁军教授。梁老师在繁忙的科研和工作中,不仅
在科研和论文写作过程中给予我精心的指点和循循善诱的启发,发掘我的潜力,
而且在生活和今后的发展上给以无私的帮助和鼓励,使我受到潜移默化的熏陶,
他渊博的知识、开阔的眼界以及严谨踏实的学术作风永远是我学习的榜样。
感谢浙江大学系统工程研究所的钱积新老师、王慧老师、邵之江老师及其他
各位老师,感谢他们给我的指导和帮助感谢研究所为我提供了舒适的学习条件
和良好的研究氛围。
感谢师兄刘育明博士在学习、研究和生活各个方面的指导感谢汪小勇等各
位师兄,感谢吴军强、高枫和沈倩等师弟妹的关心与支持还要感谢实验室
的所有同学,从他们身上我学到不少新知识和新方法。
感谢所有的朋友与同学,一起生活和学习的美好时光里,他们给予我的真诚
鼓励和无私帮助是终生难忘的。
丝菊
五年一月于求足山
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第一章绪论
摘要本章阐述了控制系统和模型辨识的基本概念及其概况,以及控制策略的发
展。介绍了基于多元统计投影技术的建模方法、现状与发展,重点分析了多变量
统计投影技术在控制结构和控制器设计,及过程检测方面的应用。
关键词控制系统,过程建模,控制结构,控制策略,