控制与决策

作者：辛丽平,牛先铎,单文悦,冯伟,刘守元

单位：青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛 266500,,青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛 266500,,青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛 266500,,青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛 266500,,青岛理工大学 信息与控制工程学院，山东 青岛 266500,

关键词：Koopman算子;模型预测控制;连续搅拌反应釜;浓度控制;温度控制;均方根误差

基金：山东省自然科学基金项目(ZR2021MF076, ZR2016FB04)；国家自然科学基金项目(201606141)；山东省重点研发项目(2018GHY115025)；中国博士后基金面上项目(2018M642611).

针对连续搅拌反应釜系统的浓度和温度的跟踪控制问题, 提出基于Koopman算子的模型预测控制方法. 基于Koopman算子建立CSTR的有限高维线性模型(24维), 以CSTR的高维线性Koopman模型作为预测模型, 结合预测控制滚动时域多目标优化, 考虑状态约束、控制目标、性能优化等约束条件, 设计连续搅拌反应釜系统的温度和浓度跟踪控制算法. 利用Matlab/Simulink仿真实验验证所提出方法的有效性. 通过与CSTR的局部线性化模型预测控制算法(LMPC)和非线性模型预测控制算法(NMPC)进行仿真对比, 验证所提出方法的优越性. 实验结果表明, 所提出方法无需依赖系统的精确数学模型, 能避免求解非凸优化问题, 而且收敛速度更快, 控制精度更高.

来源：2025年第4期

《控制与决策》期刊编辑部

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