一類時(shí)滯耦合系統(tǒng)模型預(yù)測控制算法及應(yīng)用研究.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)過程中，被控對象往往具有時(shí)滯性、耦合性、時(shí)變性等特點(diǎn)，因此難以實(shí)施有效的控制。模型預(yù)測控制(Model predictive control,MPC）是直接從工業(yè)過程控制中產(chǎn)生的一類基于模型預(yù)測、滾動(dòng)優(yōu)化并結(jié)合反饋校正的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制算法。其對模型精度要求不高，符合工業(yè)過程控制的實(shí)際控制要求。動(dòng)態(tài)矩陣控制(DynamicMatrix Control, DMC)是基于階躍響應(yīng)的一種典型預(yù)測控制算法，適用于漸近穩(wěn)定的線性對象。本文針

2、對一類多變量時(shí)滯耦合系統(tǒng)控制問題，基于 DMC算法進(jìn)行控制系統(tǒng)研究，并在四容水箱這一典型對象上的應(yīng)用展開研究。
　　DMC算法在建模時(shí)會(huì)產(chǎn)生截?cái)嗾`差，從而影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。針對這一問題，本文在傳統(tǒng) DMC算法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種預(yù)測模型截?cái)嗾`差自適應(yīng)校正方法。根據(jù)系統(tǒng)階躍響應(yīng)偏差情況對預(yù)測模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償，以減小截?cái)嗾`差對系統(tǒng)性能的影響。與傳統(tǒng)的 DMC算法相比，改進(jìn)后的 DMC算法能很好的補(bǔ)償由于模型時(shí)域過早截?cái)喽?/p>

3、起的誤差，可有效減小控制系統(tǒng)的波動(dòng)。在雙容水箱液位控制系統(tǒng)上的仿真結(jié)果表明，自適應(yīng) DMC算法具有更好的控制效果。
　　為研究改善多變量時(shí)滯耦合系統(tǒng)的控制效果，搭建了四容水箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有非線性、時(shí)滯性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，可模擬實(shí)際工業(yè)過程中存在的時(shí)滯、耦合等特性?；谠搶?shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究基于 DMC算法的控制方案。在分析四容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理的基礎(chǔ)上，建立了其數(shù)學(xué)模型，并且在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近進(jìn)行線性化，進(jìn)一步依據(jù)前饋補(bǔ)償解耦原理，給