基于時(shí)域的分?jǐn)?shù)階PID動(dòng)態(tài)矩陣控制算法研究及其應(yīng)用.pdf

1、模型預(yù)測(cè)控制(Model Predictive Control,MPC)是繼經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論之后出現(xiàn)的一類(lèi)基于模型的先進(jìn)控制算法,在工業(yè)控制過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。它通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段獲取系統(tǒng)的模型,其基本思想為“模型預(yù)測(cè)——反饋校正——滾動(dòng)優(yōu)化”,通過(guò)系統(tǒng)的二次性能指標(biāo)獲取最優(yōu)控制量。它的典型算法有三大類(lèi):模型算法控制(Model Algorithmic Control,MAC)、動(dòng)態(tài)矩陣控制(Dynamic Matrix Contr

2、ol,DMC)、廣義預(yù)測(cè)控制(Generalized Predictive Control,GPC)。本文以DMC的狀態(tài)空間描述為基礎(chǔ),主要對(duì)PID動(dòng)態(tài)矩陣控制算法進(jìn)行改進(jìn)和研究。
　　 相對(duì)于傳統(tǒng)的整數(shù)階控制,分?jǐn)?shù)階控制是一種很好的概括和補(bǔ)充,它使傳統(tǒng)的控制理論更具魯棒性,使控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性能夠得到很好的改善,并且分?jǐn)?shù)階控制器可以在頻域內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此,本文在分析分?jǐn)?shù)階PID算法和動(dòng)態(tài)矩陣控制算法的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了分?jǐn)?shù)階

3、PID動(dòng)態(tài)矩陣控制算法(Fractional-order PID Dynamic Matrix Control,FOPIDDMC)。該算法既具有分?jǐn)?shù)階PID算法的優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,參數(shù)調(diào)節(jié)方便,又具有預(yù)測(cè)功能。在時(shí)域內(nèi)分析了分?jǐn)?shù)階P~DMC控制器的參數(shù)選擇對(duì)控制性能的影響,給出參數(shù)選取范圍。通過(guò)仿真說(shuō)明了分?jǐn)?shù)階PDDMC算法比基本DMC算法和PIDMC算法具有更好的控制性能。
　　 目前,應(yīng)用于EPA控制系統(tǒng)和電廠(chǎng)過(guò)熱汽溫系統(tǒng)的控

4、制算法還是以傳統(tǒng)PID算法為主,本文將改進(jìn)的FOPIDDMC算法應(yīng)用在EPA控制系統(tǒng)和過(guò)熱汽溫系統(tǒng)中,并在時(shí)域內(nèi)分析了參數(shù)選擇對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響,為今后的工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。
　　 此外,大多數(shù)工業(yè)過(guò)程被控對(duì)象都有延遲特性,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)引入的通信延遲能導(dǎo)致系統(tǒng)性能退化甚至不穩(wěn)定。針對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的延遲,本文分析了導(dǎo)致時(shí)延的因?yàn)?并引入時(shí)間標(biāo)記的PIDDMC算法(Time-stamped PIDDynamic Matrix Co