基于子空间LQG基准的控制器参数优化方法研究

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控制系统性能评价对于确保过程控制的效率和安全盈利的运行十分必要,由于一些近似假设、传感器或者执行器受损、设备结垢等等原因可能影响控制系统的性能,导致控制系统性能与设计方案之间产生差距,这样可能引发很多问题。因此研究控制系统的性能评价方法,用得出的理想性能指导控制器参数的调整,这对确保控制器在工作过程中具有良好的性能有很重要的意义。本文进行的是基于子空间LQG基准的控制器参数优化方法研究,选择该方法的原因是基于子空间LQG的性能评价相比于其他性能评价方法而言综合考虑了控制器的作用和系统整体输出,更加符合工程实际。本文首先根据被控对象参数,进行子空间矩阵变换,设计最优LQG控制器,得出理想性能标准,基于性能标准就可以对被控对象的不同控制参数或不同控制作用下的性能进行分析,得出当前控制作用与理想性能之间的量化差距,直观的反映控制效果。对控制系统进行性能评价之后,需要进一步的控制优化工作,应用基于子空间LQG基准的评价过程能够计算出最优的控制器输出序列和系统输出序列,对这些数据分析处理转化为控制器对应的输入输出序列,应用粒子群智能算法对控制器参数进行辨识,得出最优的的控制器参数。这组参数作用下计算出的控制系统性能是十分接近理想性能的,实现了基于子空间LQG基准的性能评价进行控制器参数优化的目的。最后,验证得出的最优控制参数的效果和基于子空间LQG基准的性能评价方法的有效性。通过对基于子空间LQG基准的控制器参数优化方法进行分析、计算,并应用MATLAB软件对控制系统进行编程实现,给出了定量化的结果。为今后将该种方法应用于工业实际现场控制中夯实了理论基础,并为以后的控制系统参数优化提供参考。
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