廣義預(yù)測(cè)控制算法及其仿真研究.pdf

1、廣義預(yù)測(cè)控制現(xiàn)已成為一種重要的先進(jìn)控制策略，并被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜工業(yè)過(guò)程中。自1987年提出，其理論不斷得到完善和發(fā)展，并在復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程中已顯示出其良好的控制性能。然而在實(shí)際工程應(yīng)用中，廣義預(yù)測(cè)控制也有其缺陷： 1.在線計(jì)算量大，包括模型參數(shù)的在線辨識(shí)，Diophantine方程和逆矩陣的求解，以及其它計(jì)算，如處理約束問題需要的計(jì)算。 2.設(shè)計(jì)參數(shù)選取困難，包括控制時(shí)域、預(yù)測(cè)時(shí)域、控制加權(quán)系數(shù)及輸出柔化系數(shù)等參數(shù)的選??；

2、 3.廣義預(yù)測(cè)控制仍需要相對(duì)比較精確的模型。 基于此，本文在如下幾個(gè)方面對(duì)廣義預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了研究： 1.簡(jiǎn)要介紹了預(yù)測(cè)控制，包括MAC、DMC、GPC的產(chǎn)生背景，及其三大基本機(jī)理。然后著重對(duì)GPC算法進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。 2.針對(duì)傳統(tǒng)廣義預(yù)測(cè)控制算法的計(jì)算量大這一缺陷，通過(guò)對(duì)未來(lái)的控制序列的離線近似計(jì)算，而只精確求解當(dāng)前時(shí)刻要實(shí)施的控制量，提出了一種廣義預(yù)測(cè)控制的快速算法。該算法簡(jiǎn)單，不必求解Diophant

3、ine方程和逆矩陣，大大減小了在線計(jì)算量。仿真結(jié)果表明，該算法具有良好的控制性能，而且對(duì)控制作用具有較強(qiáng)的約束能力。然后，又將其推廣到多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中。 3.針對(duì)輸入受限的廣義預(yù)測(cè)控制，將預(yù)測(cè)控制中的柔化輸出信號(hào)的思想推廣到柔化輸入信號(hào)，使得不管預(yù)測(cè)長(zhǎng)度如何變化，約束條件被簡(jiǎn)化為僅對(duì)當(dāng)前控制增量的約束，可以直接計(jì)算得出；而且避免了求逆矩陣，大大減小了計(jì)算量，并能夠保證控制算法的可行性和良好的控制性能。然后，又將其推

4、廣到多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中。 4.針對(duì)傳統(tǒng)廣義預(yù)測(cè)控制算法中設(shè)計(jì)參數(shù)整定困難這一缺點(diǎn)，采用改進(jìn)的BP算法，提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變參數(shù)設(shè)計(jì)的廣義預(yù)測(cè)控制算法，實(shí)現(xiàn)了輸出柔化系數(shù)和控制增量加權(quán)系數(shù)或輸入柔化參數(shù)的在線調(diào)整。仿真結(jié)果表明，該算法無(wú)論在跟蹤性能、控制精度及魯棒性上，均優(yōu)于固定參數(shù)設(shè)計(jì)的廣義預(yù)測(cè)控制算法，并對(duì)干擾有一定的抑制作用。 5.針對(duì)建模誤差對(duì)預(yù)測(cè)控制的影響，提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)誤差校正的廣義預(yù)測(cè)