增量式多变量预测函数控制算法研究.pdf

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1、2013年第4期工业仪表与自动化装置·9·增量式多变量预测函数控制算法研究蔡宏斌，苏成利(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：针对在实际系统中测得的装置模型大多是增量式模型，提出增量式多变量预测函数控制算法。该算法将复杂的多输入多输出的传递函数转化成直观而有效的简单形式，同时利用单点优化方法求得解析的控制律，避免了复杂的模型优化求解，解决了位置式预测函数控制算法应对增量式模型的不足。仿真结果表明该控制算法具有较好的控制品质。关键词：增量式模型；预测函数控制；多变量系统；单点优化中图分类号：TP13文献

2、标志码：A文章编号：1000—0682(2013)04—0009—05IncrementalmultivariablepredictivefunctionalcontrolalgorithmCAIHongbin，SUChengli(SchoolofInformationandControlEngineering，LiaoningShihuaUniversity，LiaoningFushun113001，China)Abstract：Thealgorithmforthemodelofthedevicemeasuredintheac

3、tualsystemismostlyincre—mentalmodelproposedincrementalmuhivariablepredictivefunctionalcontrolalgorithm．Complexmulti—inputmulti-outputtransferfunctionintointuitiveandsimpleformsinglepointofcontrollawoptimizationmethodsolvedanalytically，toavoidthecomplexmodeloptimizati

4、onsolutiontosolvethepositionalpre—dictivefunctionalcontrolalgorithmtodealwiththelackofincrementalmode1．Thesimulationresultsshowthatthecontrolalgorithmhasbettercontrolquality．Keywords：incrementalmodel；predictivefunctionalcontrol；muhivariablesystems；single—point叩一timiz

5、ation输人多输出的多变量系统的控制效果无法满足其控0引言制要求。从预测函数控制的工作机理来看，预测函预测函数控制(PredictiveFunctionalControl，简数控制不仅适合单输入单输出系统，同时也能适合称PFC)最早是由法国ADERSA公司的Richalet与多输人多输出系统。有人先后在预测模型的选择与德国IITB的Kuntze等人于1986年共同提出的。该结构、操纵变量约束的处理等方面对基于PFC算法算法将控制规律结构化，认为控制输入是事先选定进行了改进，并将改进算法从单变量系统扩展为多的基函数的线性组合，预

6、测输出是在各个基函数作变量系统。目前，许多学者对多变量PFC作了大量用下的输出响应的线性组合。因此该算法具有预测的研究，文献[2—3]提出了决策逻辑(DecisionLog．模型简单、在线计算量小等优点。近年来在机器人、ic)和PFC相结合的基于逻辑的控制策略(Logic火炮或雷达的目标跟踪、冶金轧制过程等快速随动BasedStrategy)，并将PFC算法从单变量系统拓展到系统中得到了广泛的应用uJ。输出个数多于输入个数的多变量系统。文献[4]以最早学者们提出的都是针对单输入单输出系统状态空间方程为基准推导出了多变量预测函数控

7、制的预测函数控制算法，但是实际装置中通常都是多算法。文献[5]提出了改进的预测函数控制算法，输人多输出的多变量系统。而单变量算法对具有多并且将ARMAX模型应用到PFC中；结合基本预测函数控制原理，给出了基于透明结构控制系统的收稿日期：2013一O1—05PFC控制器，并且成功应用到多变量系统中。文献基金项目：辽宁省科技攻关项目资助(2011216011)[6]给出了以状态空间方程为预测模型的多变量预作者简介：蔡宏斌(1987)，男，辽宁铁岭人，硕士研究生，主要科研方向是流程工业先进控制理论研究与应用。测函数控制系统的稳定性和鲁

8、棒性分析。但是以上·10·工业仪表与自动化装置2013年第4期这些都是基于位置式的预测函数算法，而当前实际e(k+)=Y(k)一Y(k)(2)系统的模型都是对系统进行阶跃测试测得的数据得其中：(k)为当前时刻过程的实际输出，Y(k)为当到，所得出的模型都是增量式