復雜熱工系統廣義預測控制及應用軟件包研究開發(fā).pdf

1、預測控制被認為是工業(yè)過程最有前途的優(yōu)化控制算法，對于復雜控制問題，預測控制技術能提供比PID控制技術更優(yōu)良的控制性能，已被許多大公司嵌入到控制系統軟件中，在一些大型的過程控制系統中得到應用。但預測控制在許多中小型裝置中還未得到廣泛應用。廣義預測控制(GPC)是預測控制的一種有效方法，GPC控制實施時，控制器參數通常需要在控制前通過仿真和實時試驗湊試，費時費力；按此參數實施控制也常常無法保證良好的控制效果。目前對于GPC控制器，整定方法和

2、技術還缺乏應用研究，因而嚴重地限制了GPC預測方案的廣泛應用。復雜熱工系統是典型的復雜工業(yè)過程，具有大遲延、大慣性和時變性，常規(guī)的PID控制通常不能取得滿意的控制效果。由于采用滾動優(yōu)化、反饋校正，GPC對模型要求不高，控制性能較好，魯棒性強，能有效處理約束，因此在復雜熱工系統控制中具有很大的應用潛力，結合GPC參數整定方法的工程化研究，將大大增強控制效果和應用的效率。因此，復雜熱工系統GPC參數整定方法的應用研究具有重要的理論意義和應用

3、價值。 在過程控制問題當中，如果過程的準確模型已知，則可以根據模型設計出完美的控制器。但是在實際應用中，要獲得過程準確模型是非常困難甚至是不可能的?？刂评碚撗芯恐校到y辨識是一個很活躍的研究領域，與其他領域，如高級控制算法、優(yōu)化算法和信號處理等研究有很大的聯系，前人已提出了許多的模型辨識算法。階躍響應辨識由于具有實現簡單，易于控制等優(yōu)點，在工業(yè)生產中應用廣泛。本文對基于階躍響應的多變量系統辨識時域方法進行了研究。 (1)

4、首先闡述了本文課題背景和意義，對預測控制的發(fā)展和現狀進行了綜述，介紹了廣義預測控制在熱工過程控制中的應用研究現狀。提出了本文的主要工作。 (2) 研究了基于階躍響應的時域辨識方法。在系統辨識過程中，耦合的閉環(huán)TITO系統分解成4個獨立的開環(huán)SISO系統，對應著4個具有相同輸入信號的傳遞函數，這樣TITO系統的辨識轉化成4個SISO系統的辨識。仿真結果表明這種多變量系統辨識方法是有效和實用的。這種多變量系統辯識方法優(yōu)于已有的其他階

5、躍響應測試辨識方法。而且，在有大量測量噪聲的情況下，這種方法具有很強的魯棒性。這種方法在多變量系統辨識和控制器設計中具有廣泛的應用價值。 (3)通過回顧廣義預測控制的發(fā)展過程，首先給出了廣義預測控制的等價傳遞函數形式。用閉環(huán)分析的方法分析不同的設計和整定參數在控制中的作用，總結了在具體應用中，廣義預測控制與許多著名的控制算法是等效的。針對控制的實施階段參數調整困難的問題，本章在前人研究的基礎上給出了GPC參數的整定方法，整定參數