模型預(yù)測(cè)控制算法中PID動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償方法研究.pdf

1、在模型預(yù)測(cè)控制方案中引入PID串級(jí)控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)在底層采用常規(guī)PID控制，抑制進(jìn)入系統(tǒng)的干擾，上層采用MPC，獲得優(yōu)良的跟蹤性和魯棒性。這種控制策略綜合利用了預(yù)測(cè)控制的性能優(yōu)點(diǎn)和串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，在化工過(guò)程控制中得到廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)僅僅由于PID控制器參數(shù)改變而引起的廣義對(duì)象的變化，而被控對(duì)象并沒(méi)有發(fā)生變化的模型失配情況。為避免耗時(shí)繁瑣的階躍測(cè)試和模型辨識(shí)過(guò)程而得到比較準(zhǔn)確的廣義對(duì)象模型，以便減少模型失配引起的控制效果降

2、低的現(xiàn)象，成為MPC算法在工業(yè)應(yīng)用中面臨的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)，由于底層PID控制回路的模型不易取得，無(wú)法更好地通過(guò)調(diào)節(jié)底層PID參數(shù)來(lái)改善上層MPC控制性能，階躍測(cè)試的耗時(shí)繁瑣程度限制了對(duì)底層PID參數(shù)調(diào)節(jié)的進(jìn)一步考察。本文從模型預(yù)測(cè)控制的模型構(gòu)造和動(dòng)態(tài)矩陣運(yùn)算出發(fā)，通過(guò)MPC—PID串級(jí)控制過(guò)程控制仿真研究，針對(duì)這一工業(yè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行了研究。 本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．針對(duì)模型預(yù)測(cè)控制中出現(xiàn)的由于PID控制器參數(shù)

3、改變而引起的廣義對(duì)象模型失配的現(xiàn)象，提出一種PID動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償方法。通過(guò)對(duì)已知的模型預(yù)測(cè)控制算法下的動(dòng)態(tài)矩陣運(yùn)算，得到PID參數(shù)改變后的廣義對(duì)象模型，從而避免了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重新辨識(shí)。仿真結(jié)果表明該方法能夠得到PID參數(shù)改變后的較為精確的廣義對(duì)象模型。 2．利用IMC原理和DS法分別設(shè)計(jì)了設(shè)定值跟蹤和擾動(dòng)抑制兩種不同設(shè)計(jì)目標(biāo)下的PID控制器。針對(duì)MPC—PID串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了擾動(dòng)抑制PID的作用，最后提出在MPC—PI