基于Matlab的QDMC设计与实现.pdf

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1、2011年第2期丁业仪表与自动化装置-13·基于Matlab的QDMC设计与实现郭聪，千洪超，陈夕松，胡晓嵬(东南大学自动化学院，南京210096)摘要：提出了一种基于Matlab的二次动态矩阵控制(QDMC)设计方法，充分利用Matlab的强大运算功能，将QDMC交由Matlab处理，通过MatlabCOMBuilder工具生成COM组件，再由VC++生成DLL，并由组态软件WinCC调用。该软件设计方法非常适合先进控制算法的实际应用，极大提高开发效率，节约开发成本。该设计已在HGK一1过程控制实验系统中得到成功验证。关键词：QDM

2、C；Matlab；WinCC；VC++中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000～0682(2011)02～0013—03DesignandimplementationofQDMCbasedonMatlabGUOCong，WANGHongchao，CHENXisong，HUXiaowei(Schoolof4utolm*tionunderSoutheastUniversit?，Nanjing210096，China)Abstract：ThispaperproposesaMatlab—basedquadraticdynamic

3、matrixcontrol(QDMC)designmethod，whichtakesfulladvantageofMatlab’Spowerfulcomputingfeatures．QDMCiscarriedoutinMatlabandbuilttotheCOMcomponentbyMatlabCOMBuilder，whichisthentransferredtoDLLbyVC++andcalledinWinCC．Thissoftwaredesignmethodisveryqualifiedtothepracticalapplicat

4、ionofadvancedprocesscontrol，anditcanalsoimprovethedevelopmenteficiencyandreducethedevelopmentcost．ThefeasibilityhasbeendemonstratedandverifiedintheHGK—lexperimentalsystem．Keywords：QDMC；Matlab；WinCC；VC++该软件没计方法适合先进控制算法的实际应用，能0引言提高开发效率，节约开发成本，并已在HGK一1过程模型预测控制算法(MPC)是20世纪7

5、0年代后控制实验系统中成功验证。期发展起来的一种基于模型的先进控制算法lQDMC原理(APC)，广泛应用在石油、化工、电力、冶金等丁业领域。QDMC(QuadraticDMC)是DMC的扩展，它主要目前，国外著名的控制工程公司(如Aspentech、用于受限过程的控制。与DMC的控制算法大体类Hollywell等)都开发了各自的MPC软件包，但价格似，QDMC算法基于对象的阶跃响应模型，采用预测极其昂贵，国内许多中小型企业难以承受。该文提模型、滚动优化和反馈校正等控制策略，不同之处在出了一种经济易行的设计方法，基于MPC中的二次于控制

6、量增量的计算上，QDMC需要考虑控制量、控动态矩阵控制(QDMC)算法，充分利用了Matlab的制量增量和被控量的限制，因此需要采用非线性二强大运算功能，将QDMC交由Matlab处理，通过次规划的方法来得到满足约束条件的优化解j。MatlabCOMBuilder工具生成COM组件，再由Vc++QDMC的目标函数和约束量的向量表示形式为：生成DLL，并由组态软件WinCC调用以实施控制。1一minq~‘+a4w⋯收稿日期：2010—10—09s．t．AAuj≥b基金项目：罔家高技术研究发腱计t划(863计划)项Li其巾：△u，为控制增

7、量即所要求的优化解，为目标(2009AA04Z140)；江苏省基础研究计划(然科学基金J资助项fj函数，日、w为加权矩阵，A为约束矩阵，b为约(BK2009270)；教育部博士点基金资助项目(200770286040)束量。作者简介：郭聪(1985)，男，江两省L饶人，现为东『幸i人学控制理论与控制T程硕士研究生，研究方向为先进控制理论及应用、由于含有非线性限制条件，△“，需要采用非线性·14·工业仪表与自动化装置2011年第2期二次规划的方法求解。如果由控制人员通过编写高规划的方法求出优化解级语言(如C语言等)来实现上述算法，其效率

8、和可△=一日(w+AA)(4)靠性较低，但对于Matlab来说，由于其支持矩阵运该设计所选择的用于求解△，的Hildreth二次算，且提供了许多功能强大的数学处理函数，因而在规划法就是基于上述原理，其特点在于求解A向实现