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研究生:羅華強
研究生(外文):Lo, Hwa-Chiang
論文名稱:非線性控制器之設計
論文名稱(外文):Design of Nonlinear Controllers
指導教授:黃世宏
指導教授(外文):Juang Hor-da
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:非線性控制器
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本論文中,我們首先研究由Rugh 在1987年所提出的延伸線性化方法,
此法包括參數化線性系統和非線性狀態回饋控制律。使用參數化線性系統
來設計非線性PID控制器。接著,我們使用由 Hwang和 Fang 在1995年所
發 展出基於閉環路主極點的調諧法則,來決定非線性PID 控制器
的參數, 由模擬得知其設定點改變及負載改變之應答性能,均
遠優於 Rugh 所使用的 Z-N 調諧法則?C
我們也研究由 Henson和 Seborg 在1997年所提出的回饋線性化方法,
此法包括輸入-輸出線性化、輸入-狀態線性化及完全線性化控制等方法。
我們利用這些方法設計出各種非線性控制器。使用各種非線性控制器對液
位 控制系統和CSTR系統來進行模擬研究及比較。此時,利用這些線
性化方法所設計 出的非線性控制器具備非線性的特性,能使得非線性控
制器當遭遇到非線性程序時,具有較佳的控制能力。最後,我們研究由
Muske和 Rawlings 在1993年所提 出的有限制之降低範圍調節器,它
是一種可確保常態穩定的非線性控制器, 並對穩定程序和不穩定程
序進行模擬研究。 合併具穩定化和
有限制之降低範圍調節器,對於全部有效的調諧參數,均可確保 常態穩
定,且不需要為常態穩定性來調諧參數。


In this thesis, first we study the extended linearization method
(Rugh, 1987). This method includes a parameterized linear system
and a nonlinear state feedback control law. We use
parameterized linear system to design a nonlinear PID
controller. Then, we use the closed-loop tuning
method based on dominant pole placement (Hwang and
Fang, 1995) to determine a nonlinear PID controller's
parameters. The proposed closed-loop tuning method for set point
changes and load changes is demonstrated to be far superior to
the Ziegler-Nichols method used by Rugh. We also study the
feedback linearization method (Henson and Seborg, 1997).
This method includes input-output linearization, input-state
linearization, and globally linearizing control. We make
use of these linearization approaches to design nonlinear
controllers. A simulation study is performed to compare these
nonlinear controllers for liquid level control systems and a
CSTR system. Meanwhile, by applying the linearization methods,
the nonlinear controllers acquire the nonlinear
properties, which give the nonlinear controllers better
control potential when encountered with nonlinear
processes. Finally, we study the constrained receding
horizon regulator (Muske and Rawlings, 1993). It is a nonlinear
controller, which can guarantee nominal stability. A simulation
study is performed to use this regulator for stable and unstable
processes. The incorporation of a stabilizing, constrained
receding horizon regulator guarantees nominal stability for
all valid tuning parameters and eliminates the need to tune
for nominal stability.

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