復(fù)雜熱工系統(tǒng)廣義預(yù)測(cè)控制及應(yīng)用軟件包研究開發(fā).pdf

1、預(yù)測(cè)控制被認(rèn)為是工業(yè)過(guò)程最有前途的優(yōu)化控制算法，對(duì)于復(fù)雜控制問(wèn)題，預(yù)測(cè)控制技術(shù)能提供比PID控制技術(shù)更優(yōu)良的控制性能，已被許多大公司嵌入到控制系統(tǒng)軟件中，在一些大型的過(guò)程控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。但預(yù)測(cè)控制在許多中小型裝置中還未得到廣泛應(yīng)用。廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)是預(yù)測(cè)控制的一種有效方法，GPC控制實(shí)施時(shí)，控制器參數(shù)通常需要在控制前通過(guò)仿真和實(shí)時(shí)試驗(yàn)湊試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；按此參數(shù)實(shí)施控制也常常無(wú)法保證良好的控制效果。目前對(duì)于GPC控制器，整定方法和

2、技術(shù)還缺乏應(yīng)用研究，因而嚴(yán)重地限制了GPC預(yù)測(cè)方案的廣泛應(yīng)用。復(fù)雜熱工系統(tǒng)是典型的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程，具有大遲延、大慣性和時(shí)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(dòng)優(yōu)化、反饋校正，GPC對(duì)模型要求不高，控制性能較好，魯棒性強(qiáng)，能有效處理約束，因此在復(fù)雜熱工系統(tǒng)控制中具有很大的應(yīng)用潛力，結(jié)合GPC參數(shù)整定方法的工程化研究，將大大增強(qiáng)控制效果和應(yīng)用的效率。因此，復(fù)雜熱工系統(tǒng)GPC參數(shù)整定方法的應(yīng)用研究具有重要的理論意義和應(yīng)用

3、價(jià)值。 在過(guò)程控制問(wèn)題當(dāng)中，如果過(guò)程的準(zhǔn)確模型已知，則可以根據(jù)模型設(shè)計(jì)出完美的控制器。但是在實(shí)際應(yīng)用中，要獲得過(guò)程準(zhǔn)確模型是非常困難甚至是不可能的?？刂评碚撗芯恐?，系統(tǒng)辨識(shí)是一個(gè)很活躍的研究領(lǐng)域，與其他領(lǐng)域，如高級(jí)控制算法、優(yōu)化算法和信號(hào)處理等研究有很大的聯(lián)系，前人已提出了許多的模型辨識(shí)算法。階躍響應(yīng)辨識(shí)由于具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本文對(duì)基于階躍響應(yīng)的多變量系統(tǒng)辨識(shí)時(shí)域方法進(jìn)行了研究。 (1)

4、首先闡述了本文課題背景和意義，對(duì)預(yù)測(cè)控制的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，介紹了廣義預(yù)測(cè)控制在熱工過(guò)程控制中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。提出了本文的主要工作。 (2) 研究了基于階躍響應(yīng)的時(shí)域辨識(shí)方法。在系統(tǒng)辨識(shí)過(guò)程中，耦合的閉環(huán)TITO系統(tǒng)分解成4個(gè)獨(dú)立的開環(huán)SISO系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)著4個(gè)具有相同輸入信號(hào)的傳遞函數(shù)，這樣TITO系統(tǒng)的辨識(shí)轉(zhuǎn)化成4個(gè)SISO系統(tǒng)的辨識(shí)。仿真結(jié)果表明這種多變量系統(tǒng)辨識(shí)方法是有效和實(shí)用的。這種多變量系統(tǒng)辯識(shí)方法優(yōu)于已有的其他階

5、躍響應(yīng)測(cè)試辨識(shí)方法。而且，在有大量測(cè)量噪聲的情況下，這種方法具有很強(qiáng)的魯棒性。這種方法在多變量系統(tǒng)辨識(shí)和控制器設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 (3)通過(guò)回顧廣義預(yù)測(cè)控制的發(fā)展過(guò)程，首先給出了廣義預(yù)測(cè)控制的等價(jià)傳遞函數(shù)形式。用閉環(huán)分析的方法分析不同的設(shè)計(jì)和整定參數(shù)在控制中的作用，總結(jié)了在具體應(yīng)用中，廣義預(yù)測(cè)控制與許多著名的控制算法是等效的。針對(duì)控制的實(shí)施階段參數(shù)調(diào)整困難的問(wèn)題，本章在前人研究的基礎(chǔ)上給出了GPC參數(shù)的整定方法，整定參數(shù)