基于RBF-ARX模型的預測控制在溫度實時控制系統(tǒng)中的應用研究的開題報告

基于RBF-ARX模型的預測控制在溫度實時控制系統(tǒng)中的應用研究的開題報告一、研究背景及研究意義溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的控制參數(shù)之一，對于保持產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重要的影響。目前，常用的溫度控制方法主要有死區(qū)控制、PID控制等，但是這些方法都存在一些缺陷，如控制精度受環(huán)境干擾影響大等。因此，如何提高溫度控制的精度和穩(wěn)定性是一個亟待解決的問題。近年來，基于模型的預測控制（MPC）在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用，特別是在復雜系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的控制中表現(xiàn)出了很好的效果。MPC是一種利用已知系統(tǒng)模型預測未來系統(tǒng)狀態(tài)，并通過調(diào)整控制變量來優(yōu)化控制目標的控制策略。MPC具有優(yōu)秀的控制性能、魯棒性強、適用范圍廣等優(yōu)點，然而傳統(tǒng)的MPC方法存在計算量大、計算時間長等問題，不適用于實時控制系統(tǒng)。因此，本研究擬通過基于徑向基函數(shù)（RBF）自回歸外部（ARX）模型的預測控制方法來提高溫度實時控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性，達到實時在線控制的效果，具有重要的研究意義。二、研究內(nèi)容及研究方法本研究擬通過以下幾個方面來實現(xiàn)：1.構建基于RBF-ARX模型的溫度預測控制系統(tǒng)：首先，收集溫度數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行預處理；其次，選取合適的RBF-ARX模型結構，并通過樣本數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行估計；最后，基于預測模型實現(xiàn)溫度控制。2.設計控制方案：針對溫度控制系統(tǒng)的特點，設計合理的控制方案，包括控制目標的設定、控制策略的制定等。3.實驗仿真：利用Matlab等軟件進行實驗仿真，驗證基于RBF-ARX模型預測控制的溫度控制效果，并與傳統(tǒng)的溫度控制方法進行比較分析。三、研究預期成果1.建立基于RBF-ARX模型的溫度預測控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度的高精度、實時控制。2.探索溫度非線性控制問題的解決方法，為工業(yè)控制領域提供新的思路和方法。3.提高溫度控制的效率和穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。四、研究難點及解決方案本研究的難點主要在于RBF-ARX模型的參數(shù)估計以及控制策略的設計。為解決這一問題，擬通過大量實驗仿真，對模型參數(shù)和控制策略進行優(yōu)化和調(diào)整，提高模型的精度和穩(wěn)定性。五、研究進度安排本研究計劃于2021年8月開始，按照以下進度安排：1.8月-9月：收集溫度控制數(shù)據(jù)，并進行預處理；選取RBF-ARX模型結構，并進行模型參數(shù)的估計。2.9月-10月：設計控制方案，包括目標設定和控制策略的制定。3.10月-11月：搭建溫度預測控制系統(tǒng)并進行實驗仿真，分析控制結果。4.11月-12月：撰寫論文并進行修改完善。六、論文結構安排本論文擬分為以下部分：第一章：緒論1.1研究背景和意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3研究內(nèi)容和方法1.4預期成果和意義第二章：相關理論和技術2.1溫度控制的基本概念和原理2.2基于RBF-ARX模型的預測控制技術2.3MPC的應用研究現(xiàn)狀第三章：模型建立和實現(xiàn)3.1溫度預處理3.2RBF-ARX模型的選取和參數(shù)估計3.3控制方案設計和實現(xiàn)第四章：實驗仿真與分析4.1實驗環(huán)境和仿真數(shù)據(jù)4.2RBF-ARX模型與傳統(tǒng)方法的比較分析4