閉環(huán)反饋及模型結(jié)構(gòu)分析方法在多變量預(yù)測(cè)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(guò)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(dòng)著先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展,模型預(yù)測(cè)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(duì)于模型參數(shù)變化的靈敏性。
　　 然而,雖然模型預(yù)測(cè)控制的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是對(duì)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(shì)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(shí)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(gè)值得深入探討的課題。本文通過(guò)引入閉環(huán)反饋以及改善模型結(jié)構(gòu)的方法,來(lái)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(duì)模型辨識(shí)誤差較大時(shí)單獨(dú)的模型預(yù)測(cè)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(cè)控制策略。首先,利

3、用相對(duì)增益原理判斷多變量系統(tǒng)的耦合程度。其次,針對(duì)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(duì)問(wèn)題,以及控制算法中的PID控制強(qiáng)度問(wèn)題。最后,采用在模型預(yù)測(cè)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(gè)水箱液位控制的試驗(yàn)中,包括對(duì)象模型的辨識(shí)、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(wèn)題對(duì)于多變量預(yù)測(cè)控制的