三级气罐压力系统的有约束广义预测控制策略研究的开题报告

三级气罐压力系统的有约束广义预测控制策略研究的开题报告一、研究背景气罐压力系统是化工、能源等领域中常见的重要设备，广泛应用于成品输送、物料粉碎、反应釜加热等生产工艺中。气罐压力的稳定性是保证生产过程中安全稳定运行的关键因素之一。传统气罐压力控制系统往往采用PID控制器，但其仅能保证简单的单变量系统的性能，缺乏对多变量、非线性系统的精确控制，不能满足高要求的工业生产过程。因此，针对气罐压力系统多变量、非线性的特点，需要开发一种可靠、高效的控制策略，来提高气罐压力控制性能。二、研究内容本研究的主要内容是针对三级气罐压力的非线性、多变量特点，研究有约束广义预测控制（ConstrainedGeneralizedPredictiveControl，CGPC）策略，以实现气罐压力的自动控制。具体研究内容包括：1.建立三级气罐压力系统的数学模型，分析其非线性、多变量特点。2.基于广义预测控制原理，设计无约束广义预测控制算法，并实现模拟实验。3.在无约束广义预测控制算法基础上，引入约束条件，设计有约束广义预测控制策略，并实现模拟实验。4.通过对比分析无约束和有约束广义预测控制策略的控制效果，验证有约束广义预测控制策略的有效性和实用性。三、研究意义三级气罐压力系统是工业生产过程中常见的设备之一，其压力的稳定性是生产安全稳定运行的关键因素。本研究通过引入有约束广义预测控制策略，改善了传统PID控制器对于多变量、非线性系统控制误差较大的缺点，提高了控制性能，达到了一定的控制精度和稳定性。四、研究方法本研究采用建模、仿真、实验等多种方法，具体如下：1.建立三级气罐压力系统的数学模型，分析其非线性、多变量特点。2.在MATLAB/Simulink中，设计无约束广义预测控制算法，并进行仿真实验，验证控制效果。3.引入约束条件，设计有约束广义预测控制算法，并进行仿真实验，对比分析有无约束控制策略的性能差异。4.借助实验平台，验证有约束广义预测控制算法的可行性和实用性。五、研究进度安排本研究预计完成时间为2年，具体进度安排如下：第一年：1.建立三级气罐压力系统的数学模型，分析其非线性、多变量特点。2.设计无约束广义预测控制算法，并进行仿真实验。3.编写实验报告并撰写论文，参加学术会议。第二年：1.引入约束条件，设计有约束广义预测控制算法，并进行仿真实验，对比有无约束控制策略的性能差异。2.借助实验平台，验证有约束广义预测控制算法的可行性和实用性。3.写出毕业论文并进行答辩。六、论文的创新点本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.对三级气罐压力系统进行深入研究，分析其非线性、多变量特点，针对其特点提出了控制策略。2.引入有约束广义预测控制算法，针对气罐压力控制效果进行优化，提高了控制精度和稳定性。3.验证了有约束广义预测控制算法的实用性和有效性，可为气罐压力控制系统的设计提供一定的参考依据。七、参考文献1.SimonP.W.YU,KokKiongTan,WeePingKoh.ConstrainedGeneralizedPredictiveControl:StabilityandRobustness.IEEETransactionsonControlSystemsTechnology,2010.2.林忠钦，刘波.高压气体瓶的温度和压力特性模拟及控制算法研究[J].计算机与应用化学，2012，29(10)：1306-1310。3.李建湘，龚卫涛.气体压力容器控制技术的研究现状[J].机械工程材料，2015，39（2）：37-40。4.于京民，王敏江.广义预测控制方法及其在工业过程控制中的应用[J