一類時滯耦合系統(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滯性、耦合性、時變性等特點，因此難以實施有效的控制。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、滾動優(yōu)化并結(jié)合反饋校正的計算機(jī)優(yōu)化控制算法。其對模型精度要求不高，符合工業(yè)過程控制的實際控制要求。動態(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算法在建模時會產(chǎn)生截斷誤差，從而影響系統(tǒng)動態(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)測模型截斷誤差自適應(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)行動態(tài)校正補(bǔ)償，以減小截斷誤差對系統(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)償由于模型時域過早截斷而引

3、起的誤差，可有效減小控制系統(tǒng)的波動。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滯耦合系統(tǒng)的控制效果，搭建了四容水箱實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有非線性、時滯性、強(qiáng)耦合等特點，可模擬實際工業(yè)過程中存在的時滯、耦合等特性?；谠搶嶒炂脚_，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