复杂大系统的双层结构模型预测控制开题报告
2020-05-28 07:05
1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述
1.1课题的研究背景及意义
随着经济全球化的发展，社会生产与资源、环境保护以及可持续发展之间的矛盾，各个企业之间的竞争压力越来越大，为了提高生产资源的利用率，降低对环境的破坏，使得各个企业特别是从事流程工业行业的企业不得不细化生产过程中的每一个步骤，这就使得企业生产装置的规模越来越大，工业系统的复杂度也越来越高，传统的控制方法已经不能满足当今社会生产的需求。模型预测控制作为一种最新发展起来的先进控制方法，被广泛的运用到各个工业生产过程当中去[1]，但是随着生产规模的不断扩大，生产过程各个步骤的细化，一个控制对象往往可能包括物料、能量和信息等几十甚至上百种变量或者约束，使用传统的集中式预测控制对复杂工业系统进行求解，这就使得实施控制的计算机具有很高的性能和计算速度，但是即便计算机的计算速度很快和性能很高，往往也达不到理想的控制效果。研究者们据于此开始考虑将复杂工业大系统进行划分，将一个高维的复杂的大系统分为若干个子系统进行代替，但是忽略了子系统之间的相互影响，各个子系统互相独立，使得各个子系统的控制很难满足全局性能。近些年来，随着现场总线技术的发展和通讯网络技术在工业生产过程当中的运用，将复杂的工业大系统划分为若干个相互关联的子系统的分布式预测控制方法被提出。它将工业生产中的复杂、高维的大系统划分为若干个低维、简单的子系统，每个子系统使用性能较低且价格低廉的计算机进行控制，同时各个子系统之间通过通讯网络交换各自的信息，达到各个子系统信息的交互，使得控制性能得到提高，且生产成本降低，提高了经济效益[2]。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： |
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基本一、本课题要研究或解决的主要问题 本课题主要采用重油分馏塔这一典型的实验仿真案例进行分布式预测控制研究。在大系统双层预测控制系统中,上层稳态目标计算层的稳态模型是为了实现控制过程的稳态预测，但是在实际生产过程中一些不确定因素很可能会导致系统模型出现失配，因此需要对稳态模型进行校正以消除稳态预测值的偏移。写出算法实现流程，采用MATLAB和SIMULINK进行软件编写，并调试运行。 本课题主要任务是： （1） 熟悉复杂大系统双层预测控制的相关特性，掌握模型预测控制的理论知识 （2） 掌握双层结构模型预测控制基本原理。 （3） 分析并掌握分散式与集中式模型预测控制算法 （4） 列写算法实现流程。 （5） 利用MATLAB及SIMULINK软件进行算法程序编写，并调试运行。
二、拟采用的研究手段（途径） 首先，对重油分馏塔系统进行深入的分析，对系统进行实施双层结构的模型预测控制，即稳态层的稳态模型建立与稳态目标的求解，动态层的模型预测控制算法实施控制。首先对系统的过程模型进行稳态建模，确定系统的稳态模型，建立稳态模型后，通过稳态模型求解得到系统的稳态最优值，并将稳态最优值传递到下层的动态控制层，动态控制层使用模型预测控制算法对上层计算得到的稳态最优值进行跟踪。
1.根据所研究的课题查阅大量相关文献，了解双层结构模型预测控制的国内外发展动态、基本知识理论。 2.学习关于重油分馏塔系统的反应流程，掌握稳态模型的建立，和稳态值的求解方法. 3.查阅文献资料，了解模型预测控制算法的原理，掌握分散式与分布式模型预测控制算法。 4.将传统的模型预测控制算法与双层结构模型预测控制算法进行比较。
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