閉環(huán)反饋及模型結(jié)構(gòu)分析方法在多變量預(yù)測控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、幾十年的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明,在實(shí)際工業(yè)中要獲得復(fù)雜過程的準(zhǔn)確模型是非常困難甚至是不可能的,而不準(zhǔn)確的模型將嚴(yán)重影響控制效果。工業(yè)界的需求以及控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,強(qiáng)有力地推動著先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展,模型預(yù)測控制便是其中的典型代表。它具有易于建模、魯棒性強(qiáng)的顯著優(yōu)點(diǎn),從而有效地抑制了算法對于模型參數(shù)變化的靈敏性。
　　 然而,雖然模型預(yù)測控制的一個優(yōu)勢是對模型的精度要求不高,通常不要求穩(wěn)態(tài)增益與實(shí)際情況完全相等,只要趨勢一致一般就能

2、產(chǎn)生很好的控制效果,但這僅是一種定性的描述,在輸入輸出模型描述下很難給出模型失配與系統(tǒng)性能之間的定量結(jié)論。因此,怎樣能使在辨識出現(xiàn)誤差的情況下仍然得到良好的控制效果便成為一個值得深入探討的課題。本文通過引入閉環(huán)反饋以及改善模型結(jié)構(gòu)的方法,來改善模型失配情況下的控制效果。完成的主要工作和取得的成果如下:
　　 1.針對模型辨識誤差較大時單獨(dú)的模型預(yù)測控制難以取得滿意的控制效果的情況,提出了融合閉環(huán)反饋的多變量預(yù)測控制策略。首先,利

3、用相對增益原理判斷多變量系統(tǒng)的耦合程度。其次,針對耦合程度較低的系統(tǒng),討論了多輸入多輸出系統(tǒng)中輸入和輸出的配對問題,以及控制算法中的PID控制強(qiáng)度問題。最后,采用在模型預(yù)測控制算法的基礎(chǔ)上引入PID控制進(jìn)行反饋補(bǔ)償,融合了閉環(huán)反饋的方法,從而提高了算法的魯棒性。
　　 2.將改善后的算法應(yīng)用到一個水箱液位控制的試驗(yàn)中,包括對象模型的辨識、液位的控制等,驗(yàn)證了算法的有效性。
　　 3.研究了模型結(jié)構(gòu)問題對于多變量預(yù)測控制的