時延系統(tǒng)預測補償算法的研究.pdf

1、控制理論經(jīng)過幾十年的發(fā)展至今，主要經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩個階段。經(jīng)典控制理論采用頻域法，分析處理的對象是單輸入單輸出系統(tǒng)，對于空間科學高速發(fā)展的今天有很大的局限性；現(xiàn)代控制理論采用時域法分析，可以處理多輸入多輸出系統(tǒng)，應用十分廣泛。但是，由于以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論需要獲得被控對象的精確數(shù)學模型，而在工業(yè)控制過程中，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、環(huán)境等都有很大的不確定性，數(shù)學模型難以獲得，因此基于模型的模型預測控制(MPC)得到

2、了廣泛應用。模型預測控制采用實驗手段獲取系統(tǒng)模型，其基本思想是“模型預測--反饋校正--滾動優(yōu)化”，通過系統(tǒng)的二次型性能指標獲取最優(yōu)控制量。模型預測控制的典型算法有三類：模型算法控制(MAC)、動態(tài)矩陣控制(DMC)、廣義預測控制(GPC)。本文主要以動態(tài)矩陣控制(DMC)的狀態(tài)空間描述為基礎(chǔ)展開討論。 由于工業(yè)控制過程中存在難以避免的時延問題，而時延問題常常是導致控制失敗的重要因素之一，因此本文研究的主要目的是采用預測控制思想

3、，克服或減小時延的影響。文章分析了導致時延的各種原因，采用狀態(tài)空間描述的DMC算法建立了時延系統(tǒng)模型，提出了時延預測補償算法(TDCDMC)。由于時延導致了控制作用無法及時跟蹤系統(tǒng)變化，引入補償因子和過渡因子在線整定預測控制量和時延控制量，使控制作用快速平穩(wěn)過渡，對于突變頻繁的時延系統(tǒng)亦能迅速跟蹤輸入。 針對工業(yè)控制模型的復雜化以及由此引起的時延疊加問題，利用預測思想，以解耦子系統(tǒng)為模型，采用動態(tài)矩陣控制算法作了分析，同時充分考