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基于全局正交配置的非线性预测控制算法
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:化工学报
  • 时间:0
  • 页码:2200-2205
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东东营257061, [2]清华大学自动化系,北京100084, [3]清华信息科学与技术国家实验室(筹),北京100084
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划项目(2007AA04Z193); 国家自然科学基金项目(60974008)
  • 相关项目:精馏过程基于分片线性代理模型的实时优化和控制技术研究与应用
中文摘要:

针对非线性预测控制(NMPC)在线优化计算量大这一关键问题,提出一种基于全局正交配置的非线性预测控制算法。该算法以高阶插值正交多项式为基函数同时配置优化时域内的状态变量和控制变量,将连续动态优化问题转化为非线性规划问题(NLP)求解。全局正交配置可以使用较少的配置点而获得较高的逼近精度,这样即使NMPC使用很长的优化时域,离散化后得到的NLP问题的规模也比较小,能够有效地降低在线优化计算量。最后,以连续聚合反应过程为例验证了算法的有效性。

英文摘要:

One of the critical open issues in the nonlinear model predictive control(NMPC)scheme is the computational burden associated with the solution of the optimization problem,since at every sampling time a nonlinear dynamic optimization problem must be solved in real-time.To alleviate the aforementioned problem,a new NMPC algorithm using the global orthogonal collocation method is proposed.Higher order interpolation polynomial is used to simultaneously discrete state variables and control variables over the optimization horizon and the original continuous dynamic optimization is transcribed to a nonlinear programming problem(NLP).The NLP problem has a fixed structure with certain computational advantages and can be solved by an appropriate numerical optimization algorithm.Taking full advantage of the features of the global orthogonal collocation,the proposed algorithm provides the potential to reduce the scale of NLP and thereby reduce computational burden efficiently,even it works with a long optimization horizon.The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated by its application to a continuous polymerization process.It is found the algorithm achieves a smooth transition for large-magnitude setpoint changes and behaves well in the presence of disturbances.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
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  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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