預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法研究.pdf

1、模型預(yù)測(cè)控制經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已成為工業(yè)過(guò)程控制中應(yīng)用廣泛的一種基于模型的先進(jìn)控制策略。預(yù)測(cè)函數(shù)控制是一種應(yīng)快速過(guò)程的需要、基于模型預(yù)測(cè)控制原理發(fā)展起來(lái)的一種新型的預(yù)測(cè)控制方法，預(yù)測(cè)函數(shù)控制是第三代預(yù)測(cè)控制，具有模型預(yù)測(cè)控制的基本特征。但與傳統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)控制不同，預(yù)測(cè)函數(shù)控制將輸入結(jié)構(gòu)化，即把每一時(shí)刻的控制輸入看作是若干事先選定的基函數(shù)的線性組合，系統(tǒng)輸出是上述基函數(shù)作用于對(duì)象的響應(yīng)的加權(quán)組合，然后通過(guò)在線優(yōu)化求出線性加權(quán)系數(shù)，進(jìn)而算出未

2、來(lái)的控制輸入。該算法具有算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、跟蹤性能好等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，預(yù)測(cè)函數(shù)控制在理論和應(yīng)用上均取得了許多成果。
　　本文在理論和應(yīng)用上對(duì)預(yù)測(cè)函數(shù)控制進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)對(duì)預(yù)測(cè)函數(shù)控制的基本原理進(jìn)行了分析和研究，詳細(xì)的推導(dǎo)了基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的性能。
　　(2)針對(duì)單變量系統(tǒng)，給出了工業(yè)中常見(jiàn)的一階加純滯后模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，分別給出了單值預(yù)測(cè)函

3、數(shù)控制算法和雙值預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的性能;給出了易于獲取的有限脈沖響應(yīng)模型的預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，給出了單值預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;結(jié)合了預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法和串級(jí)控制算法的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了預(yù)測(cè)函數(shù)控制-PID串級(jí)主汽溫控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法采用一階加純滯后模型的算法，仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)優(yōu)于采用PID串級(jí)控制算法的系統(tǒng)，系統(tǒng)具有較好的魯棒性和抗干擾性;結(jié)合了預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法和PID控制算法的優(yōu)點(diǎn)，

4、提出了新型預(yù)測(cè)函數(shù)PID控制算法，設(shè)計(jì)了新型預(yù)測(cè)函數(shù)PID電加熱爐控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)具有更好的魯棒性和抗干擾性。
　　(3)針對(duì)多變量系統(tǒng)，給出了基于一階加純滯后系統(tǒng)的多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法和基于脈沖響應(yīng)模型的多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法，并分析了多變量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性;另外根據(jù)解耦控制原理，給出了新的多變量系統(tǒng)預(yù)測(cè)函數(shù)解耦控制算法，并通過(guò)仿真研究進(jìn)行了算法的魯棒性和抗干擾性驗(yàn)證。仿真結(jié)果說(shuō)明了多變量預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法的有效