預測函數(shù)控制算法研究.pdf

1、模型預測控制經(jīng)過多年的發(fā)展，已成為工業(yè)過程控制中應用廣泛的一種基于模型的先進控制策略。預測函數(shù)控制是一種應快速過程的需要、基于模型預測控制原理發(fā)展起來的一種新型的預測控制方法，預測函數(shù)控制是第三代預測控制，具有模型預測控制的基本特征。但與傳統(tǒng)的模型預測控制不同，預測函數(shù)控制將輸入結構化，即把每一時刻的控制輸入看作是若干事先選定的基函數(shù)的線性組合，系統(tǒng)輸出是上述基函數(shù)作用于對象的響應的加權組合，然后通過在線優(yōu)化求出線性加權系數(shù)，進而算出未

2、來的控制輸入。該算法具有算法簡單、計算量小、跟蹤性能好等特點。經(jīng)過多年的發(fā)展，預測函數(shù)控制在理論和應用上均取得了許多成果。
　　本文在理論和應用上對預測函數(shù)控制進行了研究，主要內容和創(chuàng)新點包括:
　　(1)對預測函數(shù)控制的基本原理進行了分析和研究，詳細的推導了基于狀態(tài)空間模型的預測函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的性能。
　　(2)針對單變量系統(tǒng)，給出了工業(yè)中常見的一階加純滯后模型的預測函數(shù)控制算法，分別給出了單值預測函

3、數(shù)控制算法和雙值預測函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的性能;給出了易于獲取的有限脈沖響應模型的預測函數(shù)控制算法，給出了單值預測函數(shù)控制算法，并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;結合了預測函數(shù)控制算法和串級控制算法的優(yōu)點，設計了預測函數(shù)控制-PID串級主汽溫控制系統(tǒng)，預測函數(shù)控制算法采用一階加純滯后模型的算法，仿真結果表明，該系統(tǒng)的動態(tài)品質優(yōu)于采用PID串級控制算法的系統(tǒng)，系統(tǒng)具有較好的魯棒性和抗干擾性;結合了預測函數(shù)控制算法和PID控制算法的優(yōu)點，

4、提出了新型預測函數(shù)PID控制算法，設計了新型預測函數(shù)PID電加熱爐控制系統(tǒng)，仿真結果表明，系統(tǒng)具有更好的魯棒性和抗干擾性。
　　(3)針對多變量系統(tǒng)，給出了基于一階加純滯后系統(tǒng)的多變量預測函數(shù)控制算法和基于脈沖響應模型的多變量預測函數(shù)控制算法，并分析了多變量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性;另外根據(jù)解耦控制原理，給出了新的多變量系統(tǒng)預測函數(shù)解耦控制算法，并通過仿真研究進行了算法的魯棒性和抗干擾性驗證。仿真結果說明了多變量預測函數(shù)控制算法的有效