基于最小方差基准的MIMO控制系统性能评价

【摘要】由于运行工况的改变、时变扰动以及设备与仪表故障等因素,实际工业过程控制回路在运行一段时间后其控制性能将会偏离设计时的性能。如何从生产过程的日常运行数据获得一些关于控制系统的性能信息,从而能够为控制系统性能问题的早期识别和诊断提供依据是工艺控制人员都很关心的问题。采用Harris指标评价控制系统的最小方差性能评价方法极大地活跃了这一领域的研究。然而对多变量系统而言,过程时延是一个关联矩阵,因此并不能通过对闭环控制系统运行数据直接分析得到Harris指标。针对这一问题,Huang提出了滤波与相关性分析(FCOR)算法,首先根据过程传递函数的Markov参数阵估计得到酉关联矩阵,然后由关联矩阵和系统闭环输出得到滤波输出,最后考虑对控制系统的滤波输出进行相应的分析。利用Harris指标评价控制系统性能的关键在于最小方差基准的确定,FCOR算法为MIMO系统最小方差基准的估计提供了简单有效的方法,然而FCOR算法的提出是基于平稳噪声扰动条件下的。事实上,在实际工业过程的MIMO控制系统中,扰动噪声往往是非平稳的,而且每个干扰也是不尽相同的。本文将重点考虑由平稳信号和周期信号叠加产生的非平稳信号噪声作用下的多变量控制系统性能评价。对多变量系线性统来说,非平稳信号噪声作用下的系统实际输出也是非平稳的,本文首先采用差分法对非平稳输出序列进行平稳化处理,然后得到滤波输出并运用FCOR算法估计系统最小方差基准值。仿真结果表明,对平稳信号和各种参数下的周期信号叠加产生的非平稳干扰信号而言,在平稳化输出序列后采用FCOR算法估计得到的最小方差基准值是一致且准确的,因此对系统非平稳输出用差分法进行平稳化这一方法是有效的。本文首先介绍了控制系统性能评价的背景、意义、研究现状和相关知识。其次重点介绍随机性性能评价中的基于最小方差基准的性能评价的相关基础知识,基于最小方差基准的控制系统性能评价方法是本文主要分析方法。然后介绍了针对MIMO控制系统性能评价提出的基于最小方差性能评价的FCOR算法,包括FCOR算法流程、酉关联矩阵的估计、滤波输出和线性系统模型的建立等。最后,在MATLAB仿真平台下分析了在非平稳序列噪声作用下的多变量控制系统的性能评价。
【作者】周帝；
【导师】黄春庆；
【作者基本信息】厦门大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】性能评价；MIMO控制系统；最小方差；FCOR算法；非平稳噪声；

【参考文献】
[1]杨林.C17200铜合金表面镀钛渗氮复合改性研究[D].哈尔滨工业大学,材料学,2013,硕士.
[2]梅吉明.电力系统低压减载整定策略研究[D].西南交通大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[3]张宏超.手持终端无线局域网通信软件设计[D].湖北大学,微电子学与固体电子学,2011,硕士.
[4]黄玲.中国创业板系统性风险评估及影响因素研究[D].华中科技大学,会计,2013,硕士.
[5]崔维艳.对外汉语教学中汉字书法教学构想[D].吉林大学,汉语国际教育,2012,硕士.
[6]徐爱华.面向文本分类的中文文本挖掘技术研究及实现[D].武汉理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[7]钟智,罗大庸,刘少强,樊晓平,瞿志华,李勇周.具有移动sink的无线传感器网络能量均衡分簇路由协议[J].控制与决策,2012,08:1211-1215+1220.
[8]安青雨.植物新品种权侵权问题研究[D].郑州大学,法律,2013,硕士.
[9]李建江.掺杂及碳包覆型二氧化钛纳米材料光催化及锂电性能研究[D].青岛大学,材料学,2014,博士.
[10]武英东.蒙古族特色餐饮空间设计中的文化表达[D].内蒙古师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[11]常海涛.基于人工免疫粒子滤波的纯电动汽车锂电池SOC估计研究[D].北京交通大学,智能交通工程,2013,硕士.
[12]鲁宗相.电网复杂性及大停电事故的可靠性研究[J].电力系统自动化,2005,12:93-97.
[13]王凯.MIM隧道结发光性能及电流—电压特性的研究[D].南京邮电大学,光学工程（专业学位）,2013,硕士.
[14]陈朝阳.基于无人机植被图像的拼接研究[D].成都理工大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[15]许悟生.基于量子理论的数字图像处理研究[D].湖南师范大学,物理电子学,2013,硕士.
[16]季宏.LF炉电极调节器应用及相关设备运行维护[J].冶金自动化,2007,03:65-67+70.
[17]蔡凌旸.消化系统恶性肿瘤术后胃肠功能紊乱的中医理论研究[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[18]杨迪.城市轨道交通杂散电流实验系统设计与仿真[D].西南交通大学,电机与电器,2013,硕士.
[19]刘婷婷.弦支穹顶结构自振特性及动力性能分析研究[D].山东建筑大学,结构工程,2013,硕士.
[20]刘荣萍.柑桔抗Alternaria alternata遗传分析及QTL定位[D].西南大学,微生物学,2014,硕士.
[21]朱建华.论我国实施MBO的可行性及其信托解决方案[D].东北财经大学,企业管理,2003,硕士.
[22]姜腾晖.功能对等理论指导下的商务宣传手册英译[D].湖南师范大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[23]李菖春.南宋山水画构图形式研究[D].河北大学,美术学,2013,硕士.
[24]穆亚星.激光立体成形多孔钛的生物学性能的研究[D].第四军医大学,口腔修复学（专业学位）,2014,硕士.
[25]赵祥祥.洞庭湖生态经济区经济发展与环境保护协调研究[D].湖南师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[26]董振虎.热轧带钢板形缺陷的识别[D].济南大学,模式识别与智能系统,2012,硕士.
[27]郑宁.磁共振弥散加权成像联合动态增强扫描在涎腺肿瘤中的诊断价值[D].山东大学,影像医学与核医学（专业学位）,2013,硕士.
[28]刘建一.企业管理系统设计理论和方法研究[J].政策与管理.1996(07)
[29]郭云.基于多源影像的祁连瑞香狼毒分布信息提取研究[D].西北大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[30]褚继锋.海关缉毒风险管理系统研究[D].上海交通大学,公共管理,2013,硕士.
[31]彭伟霞.上海市静安区老年人健康期望寿命及其对策研究[D].复旦大学,劳动卫生与环境卫生学,2013,博士.
[32]于春生.叶圣陶主编《小说月报》的编辑实践研究[D].北京印刷学院,传播学,2004,硕士.
[33]胡东升.帝王形象的文学“复辟”[D].华中科技大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[34]徐红艳.中美母语教材写作系统比较研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[35]许蓉如.论我国不动产善意取得制度[D].华侨大学,法律,2013,硕士.
[36]李亚平,姚建国,黄海峰,曹阳,韩韬,宋鑫.SVG技术在电网调度自动化系统中的应用[J].电力系统自动化,2005,23:80-82.
[37]朱新宇.恩乐曼热量表（北京）有限公司在华竞争战略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[38]廖玉琴.高中英语阅读课堂教师话语研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[39]蔡娟.城市轨道交通CBTC数据库系统的研究与应用[D].西南交通大学,交通运输工程,2013,硕士.
[40]王小宁.欧洲中心主义，现代知识和全球资本的“自然”秩序翻译项目报告[D].安徽大学,英语笔译,2014,硕士.
[41]孙伟琴.大学学部制改革动力机制研究[D].浙江大学,2010.
[42]刘波.StudyontheStructure,BandGapandMolecularVibrationalSpectraofGrapheneOxide[D].西南科技大学,2013.
[43]刘继宏.AGB星He壳层内重元素的核合成[D].河北师范大学,2002.
[44]孔繁明.图书馆知识管理中的风险管理研究[D].辽宁师范大学,图书馆学,2012,硕士.
[45]林棡.自助设备监控管理系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[46]江月华.翻译学生在长期翻译实习过程中可能遇到的困难研究[D].北京外国语大学,德语语言文学,2014,硕士.
[47]文宁.水利水电工程砂石料场优化选择研究[D].西安理工大学,水利工程,2003,硕士.
[48]张剑.入侵检测系统的困扰和挑战[J].计算机安全,2005,07:29-30.
[49]MustafaAbbakarMusaAdam.核mRNA转运相关蛋白SWT1的初步晶体学研究[D].中国科学技术大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[50]徐英,白雪峰,郭志忠.多步高阶暂态稳定计算方法[J].电力系统自动化,2009,15:33-37.