預(yù)測(cè)控制軟件包的設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、現(xiàn)代控制理論在航天、航空等領(lǐng)域都取得了輝煌的成果，然而它要求控制對(duì)象要有精確的數(shù)學(xué)模型。而工業(yè)過(guò)程中所涉及的對(duì)象往往是多輸入、多輸出的高維復(fù)雜系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型很難精確建立。20世紀(jì)70年代，預(yù)測(cè)控制正是在控制理論與應(yīng)用中的不協(xié)調(diào)背景下發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制算法。它包括模型算法控制(MAC)，動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)，廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)等。其中模型算法控制、動(dòng)態(tài)矩陣控制分別采用了在實(shí)際工業(yè)過(guò)程中較易獲得的脈沖響應(yīng)模型和階躍響應(yīng)

2、模型，而廣義預(yù)測(cè)控制則采用的是受控自回歸積分滑動(dòng)平均(CARIMA)模型。預(yù)測(cè)控制對(duì)模型的要求低，能利用過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的信息獲得控制輸入，并且能有效的處理約束和多變量問(wèn)題等特點(diǎn)，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(guān)于MAC，DMC算法的仿真研究。例如改進(jìn)型MAC算法在離散線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；將分?jǐn)?shù)階PID控制與DMC控制結(jié)合起來(lái)對(duì)二階雙容水箱系統(tǒng)進(jìn)行控制。然而在實(shí)際工業(yè)過(guò)程的控制對(duì)象通常是具有非

3、線性、時(shí)變性、多變量緊密耦合和大時(shí)滯等特點(diǎn)。
　　 本文將MAC、Ⅰ型DMC、Ⅱ型DMC集中起來(lái)研究，詳細(xì)闡述了三類(lèi)算法的單輸入單輸出、兩輸入兩輸出的無(wú)約束和帶約束的算法原理及數(shù)學(xué)推導(dǎo)。將約束問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問(wèn)題，利用MATLAB優(yōu)化工具箱中的quadprog函數(shù)求解。CSTR是工業(yè)過(guò)程中典型的、高度非線性的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)的核心設(shè)備中占有相當(dāng)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(yīng)用