預測控制軟件包的設計與仿真研究.pdf

1、現(xiàn)代控制理論在航天、航空等領域都取得了輝煌的成果，然而它要求控制對象要有精確的數(shù)學模型。而工業(yè)過程中所涉及的對象往往是多輸入、多輸出的高維復雜系統(tǒng)，其數(shù)學模型很難精確建立。20世紀70年代，預測控制正是在控制理論與應用中的不協(xié)調(diào)背景下發(fā)展起來的一類新型計算機優(yōu)化控制算法。它包括模型算法控制(MAC)，動態(tài)矩陣控制(DMC)，廣義預測控制(GPC)等。其中模型算法控制、動態(tài)矩陣控制分別采用了在實際工業(yè)過程中較易獲得的脈沖響應模型和階躍響應

2、模型，而廣義預測控制則采用的是受控自回歸積分滑動平均(CARIMA)模型。預測控制對模型的要求低，能利用過去、現(xiàn)在和將來的信息獲得控制輸入，并且能有效的處理約束和多變量問題等特點，很快引起了理論界和工業(yè)控制界廣泛的興趣與重視。
　　 目前，已有不少關于MAC，DMC算法的仿真研究。例如改進型MAC算法在離散線性系統(tǒng)中的應用；將分數(shù)階PID控制與DMC控制結合起來對二階雙容水箱系統(tǒng)進行控制。然而在實際工業(yè)過程的控制對象通常是具有非

3、線性、時變性、多變量緊密耦合和大時滯等特點。
　　 本文將MAC、Ⅰ型DMC、Ⅱ型DMC集中起來研究，詳細闡述了三類算法的單輸入單輸出、兩輸入兩輸出的無約束和帶約束的算法原理及數(shù)學推導。將約束問題轉化為二次規(guī)劃問題，利用MATLAB優(yōu)化工具箱中的quadprog函數(shù)求解。CSTR是工業(yè)過程中典型的、高度非線性的化學反應系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)的核心設備中占有相當重要的地位。在染料、醫(yī)藥試劑、食品及合成材料工業(yè)中，CSTR得到了廣泛的應用