基于ARM的模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、PID控制是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制方法,但它對(duì)非線性、時(shí)變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜過(guò)程的控制效果不理想。理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明,模型預(yù)測(cè)控制對(duì)這一類復(fù)雜過(guò)程的控制具有良好的優(yōu)化效果。由于在工業(yè)應(yīng)用方面存在的技術(shù)壁壘和壟斷,模型預(yù)測(cè)控制還沒有普及?；谇度胧侥Ｐ皖A(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的研究是推廣模型預(yù)測(cè)控制的重要手段,也是一個(gè)新的研究領(lǐng)域。
　　 本文提出了一套旨在服務(wù)于小規(guī)模系統(tǒng)的嵌入式模型預(yù)測(cè)控制解決方案,從模型預(yù)測(cè)控制算法的研究

2、、基于ARM的控制器硬件設(shè)計(jì)、基于Linux的控制器軟件開發(fā)、基于Visual C++的上位機(jī)監(jiān)控軟件開發(fā)、嵌入式模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用等五個(gè)方面展開研究,具體內(nèi)容包括:
　　 1.對(duì)動(dòng)態(tài)矩陣控制算法展開研究,提出了簡(jiǎn)化的動(dòng)態(tài)矩陣控制算法——收斂動(dòng)態(tài)矩陣控制算法。該算法中引入了轉(zhuǎn)換矩陣,使控制增量在控制時(shí)域內(nèi)收斂于零,從而把對(duì)控制向量的求逆運(yùn)算轉(zhuǎn)換成數(shù)值的求倒數(shù)運(yùn)算,縮短了控制向量的計(jì)算時(shí)間,更易于在小型的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。通過(guò)

3、Matlab仿真證明了這種算法的有效性和優(yōu)越性。
　　 2.結(jié)合嵌入式模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的要求,設(shè)計(jì)了基于ARM的模型預(yù)測(cè)控制器的硬件?？刂破鞯碾娐贩譃镃PU系統(tǒng)板和擴(kuò)展板兩個(gè)部分,便于控制器的硬件升級(jí)和功能的擴(kuò)展。
　　 3.對(duì)Linux系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行裁減,以適合作為嵌入式模型預(yù)測(cè)控制器的操作系統(tǒng),選擇U-Boot作為系統(tǒng)的引導(dǎo)程序,建立了cramfs只讀文件系統(tǒng),使用C++語(yǔ)言編寫了基于動(dòng)態(tài)矩陣控制算法的模型預(yù)測(cè)控制軟件

4、。
　　 4.使用Visual C++的MFC編寫了上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件ARM-MPC Monitor。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)整定、數(shù)據(jù)通信和結(jié)果輸出等功能,達(dá)到了對(duì)基于ARM的模型預(yù)測(cè)控制實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。
　　 5.使用基于ARM的嵌入式模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。模型預(yù)測(cè)控制器取代了傳統(tǒng)的局部回路,直接對(duì)電機(jī)實(shí)施控制。從建模、組態(tài)到控制,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的使用過(guò)程,針對(duì)不同算法的控制結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果