模型預(yù)測控制系統(tǒng)的性能評價(jià)研究.pdf

1、模型預(yù)測控制是一種新型的先進(jìn)控制算法，它的發(fā)展是經(jīng)過計(jì)算機(jī)的輔助功能，再對先進(jìn)算法的應(yīng)用過程進(jìn)行改進(jìn)。隨著現(xiàn)代化的科學(xué)進(jìn)步，工業(yè)現(xiàn)場的過程正在趨于復(fù)雜化、大量化。更需要先進(jìn)的控制理論來支持工業(yè)的發(fā)展?？梢詫PC總結(jié)為三要素它的三要素可以總結(jié)為預(yù)測模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋控制，然后可以針對一些耦合的現(xiàn)象進(jìn)行分析處理，形成先進(jìn)控制層中的重要組成部分。雖然MPC控制器廣泛的應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場過程中，但是由于實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場情況復(fù)雜，多因素的干擾，中且M

2、PC控制器設(shè)計(jì)定型。基于現(xiàn)場運(yùn)行，性能指標(biāo)并不盡人如意。受到外界因素的擾動(dòng)、不可測的變化因素的影響，沒有定期的維護(hù)等原因，都會造成控制性能下降，因此開展對MPC控制器的控制性能的評價(jià)是具有深遠(yuǎn)意義的。本文基于以上課題背景針對模型預(yù)測控制系統(tǒng)的性能評價(jià)開展研究，具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　基于模型預(yù)測控制以及控制器性能評價(jià)與的課題背景、基本原理與發(fā)展過程。開展工作，針對模型預(yù)測的動(dòng)態(tài)矩陣控制思想，深入分析單變量與多變量控制系

3、統(tǒng)，并利用單變量的單容水箱模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證基于DMC控制方法下的模型預(yù)測控制的先進(jìn)性。針對單變量系統(tǒng)的控制過程，首先闡述傳統(tǒng)最小方差基于單變量模型的性能評價(jià)算法，并整合了最小方差的具體評價(jià)步驟。引入多變量系統(tǒng)，介紹關(guān)聯(lián)矩陣為預(yù)備知識，針對多變量系統(tǒng)提出了兩種評價(jià)方法：基于MIMO系統(tǒng)的傳統(tǒng)反饋控制法、多變量最小方差基準(zhǔn)評價(jià)方法。
　　將MPC的滾動(dòng)時(shí)域思想和傳統(tǒng)最小方差性能評價(jià)機(jī)理相結(jié)合，設(shè)計(jì)了針對滾動(dòng)時(shí)域思想的MVC控制器

4、，并針對仿真系統(tǒng)的單變量的水箱模型以及多變量的精餾塔模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真驗(yàn)證了該性能評價(jià)方法較傳統(tǒng)最小方差評價(jià)更具有實(shí)際意義，并驗(yàn)證了該評價(jià)方法的有效性。提出基于廣義思想的最小方差（GMVC）控制器的設(shè)計(jì)方法，對MPC控制性能評價(jià)方法，并對GMVC基準(zhǔn)與MVC基準(zhǔn)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線的對比分析。
　　針對模型預(yù)測控制，采用基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的歷史數(shù)據(jù)的評價(jià)方法，結(jié)合歷史性能指標(biāo)與設(shè)計(jì)性能指標(biāo)對MPC控制器的在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，