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基于块状结构模型的非线性预测函数控制研究的开题报告

一、研究背景及意义

在控制理论中，非线性系统控制一直是一个重要的研究领域。以往的非线性控制方法往往采用线性化技术，即将非线性系统在某一点进行线性化处理，然后使用线性控制理论求解控制器。

但是，实际工程中常常会遇到复杂的非线性系统，这些系统难以通过线性化处理来获得稳定的控制效果。因此，近年来越来越多的研究者开始尝试采用基于模型的非线性控制方法来解决这一问题。

在基于模型的非线性控制方法中，块状结构模型是一种重要的研究对象。这种模型将非线性系统划分为若干个块状部分，然后利用这些部分之间的相互作用关系，建立相应的非线性预测函数，从而实现控制器的设计。

本研究旨在深入研究基于块状结构模型的非线性预测函数控制方法，探讨其在实际工程中的应用价值，并为相关行业提供有效的控制方案。

二、研究内容

1.块状结构模型的建立：基于实际工程系统，利用系统辨识等方法建立相应的块状结构模型，明确各部分之间的相互作用关系。

2.非线性预测函数的设计：通过对块状结构模型进行分析，建立相应的非线性预测函数，以实现对系统行为的预测和控制。

3.控制器的设计与实现：基于所设计的非线性预测函数，设计相应的控制器结构，并实现控制器的仿真和实验验证。

4.应用效果分析：通过对系统实际运行数据的统计和分析，评估所设计的非线性预测函数控制方法在实际应用中的效果，并探究其优化方法。

三、研究方法

1.块状结构模型的建立：采用系统辨识等数学方法，对实际工程系统进行建模和分析，确定系统的块状结构模型。

2.非线性预测函数的设计：基于块状结构模型，利用神经网络、模糊逻辑等非线性建模技术，设计相应的非线性预测函数。

3.控制器的设计与实现：基于所设计的非线性预测函数，采用模型预测控制等方法设计控制器结构，并使用Matlab等仿真工具进行仿真和实验验证。

4.应用效果分析：通过对实际系统运行数据的统计和分析，评估所设计的非线性预测函数控制方法的效果，并探究其优化方法。

四、研究预期成果

1.建立基于块状结构模型的非线性预测函数控制方法，实现对非线性系统的有效控制。

2.在多个实际工程系统上验证所提出的非线性预测函数控制方法的可行性和有效性，并探究其优化方法。

3.提供一种基于模型的非线性控制方法，为相关行业在实际应用中提供有效的控制方案。

四、研究计划

1.第一年：建立基于块状结构模型的非线性预测函数控制方法，实现对非线性系统的控制。

2.第二年：在多个实际工程系统上验证所提出的非线性预测函数控制方法的可行性和有效性。

3.第三年：对所提出的非线性预测函数控制方法进行优化和改进，并将其应用到更多的工程系统中。