模型預(yù)測(cè)控制的抗擾性能分析與改進(jìn)方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)系統(tǒng)的日益復(fù)雜，大量復(fù)雜、時(shí)變的擾動(dòng)越來(lái)越嚴(yán)重地影響控制系統(tǒng)的性能，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量以及系統(tǒng)的安全運(yùn)行。這對(duì)控制算法的擾動(dòng)抑制性能提出了更高的要求。
　　 模型預(yù)測(cè)控制已經(jīng)發(fā)展成為具有豐富的理論和廣泛的應(yīng)用的先進(jìn)控制方法。但是，目前在工業(yè)界廣泛應(yīng)用的動(dòng)態(tài)矩陣控制算法(DMC)的擾動(dòng)抑制作用比較遲滯，不能很好的抑制復(fù)雜時(shí)變的擾動(dòng)。因此，本文對(duì)模型預(yù)測(cè)控制的擾動(dòng)抑制策略進(jìn)行了較為深入的研究，從時(shí)域和頻域兩方面分析現(xiàn)有的擾動(dòng)

2、抑制策略的抗擾性能并改進(jìn)了擾動(dòng)自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制算法。全文的主要研究工作與貢獻(xiàn)如下：
　　 1.對(duì)模型預(yù)測(cè)控制算法三種不同擾動(dòng)抑制策略的時(shí)域性能進(jìn)行了研究。分析比較了基于階躍擾動(dòng)模型、基于卡爾曼濾波技術(shù)和采用自適應(yīng)擾動(dòng)模型的擾動(dòng)抑制策略的原理和特點(diǎn)。仿真研究了三種擾動(dòng)抑制方法對(duì)工業(yè)過(guò)程中典型的隨機(jī)擾動(dòng)、周期性擾動(dòng)和原油切換擾動(dòng)的抑制能力。采用基于MVC準(zhǔn)則的性能評(píng)估算法對(duì)擾動(dòng)抑制性能進(jìn)行了比較，結(jié)果表明擾動(dòng)模型自適應(yīng)策略對(duì)上述常見擾

3、動(dòng)具有良好的抑制能力。
　　 2.對(duì)無(wú)約束模型預(yù)測(cè)控制的閉環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，給出了模型預(yù)測(cè)控制擾動(dòng)抑制性能的頻域分析方法。研究了三種擾動(dòng)抑制策略的閉環(huán)靈敏度函數(shù)、帶寬等頻域指標(biāo)的計(jì)算方法，考察閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度、魯棒性以及對(duì)不同頻率擾動(dòng)的抑制程度，彌補(bǔ)了時(shí)域分析方法的不足。頻域仿真表明擾動(dòng)自適應(yīng)策略對(duì)低頻擾動(dòng)的抑制能力最強(qiáng)，系統(tǒng)的帶寬大而魯棒性稍差。
　　 3.針對(duì)擾動(dòng)自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制算法控制作用包含較多高頻分

4、量的問(wèn)題，提出一種基于低通濾波技術(shù)的改進(jìn)算法。改進(jìn)算法通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)誤差信號(hào)進(jìn)行指數(shù)加權(quán)平滑來(lái)削弱高頻擾動(dòng)的影響。時(shí)域與頻域分析仿真結(jié)果表明：改進(jìn)算法有效削弱了控制作用的高頻波動(dòng)，改善了系統(tǒng)對(duì)高頻擾動(dòng)的抑制能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。
　　 4.對(duì)擾動(dòng)自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制算法的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。結(jié)合仿真實(shí)例，分析了時(shí)間序列擾動(dòng)模型ARMA的階次、遞推辨識(shí)算法中的迭代次數(shù)、擾動(dòng)預(yù)測(cè)時(shí)域、濾波器增益等參數(shù)的選取與擾動(dòng)抑制性能的關(guān)系，提出了參數(shù)