双层预测控制的性能分析

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1、中图分类号：TP273单位代码：11414学号：2013295001题目双层预测控制的性能分析学科专业控制科学与工程研究方向控制理论与控制工程硕士生纳苏指导教师罗雄麟教授入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士学位论文独创性声明＇１４、Ｖ．进丨：士学位论文是作者个人在导师的指、彳卜，独彳？研究作郑重声明：本硕所取得的成果，论文屮＋包禽几他个人。除了文中特别加以标注和致谢的地方外１１汕人成？它丫．位和集体已经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得屮ＮＡ的学位或证书所使用过的材料。对本研宂做出贞献的个人和災休，均ｔ丨作

2、论义中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到木声明产屮的法律ｄ开承担相应贵任。？〇ｄ＜３７ｌ：作者签名：ｔ期＿＾：导师签名：？Ｕ期硕士学位论文版权使用授权书？本学位论文作者及指了解屮国心汕人７（北以）７位论文版权使导教师完全？用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校打权保沼并向心又部门和机构送夂＇＂以公布论允许学位论文被＾阅和仍阅；７校ｊ学位论文的复印件和电子版；？ｆ段保存和》丨编位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等父制文内界编入心乂数椐庳进行检索。：可以将本学位论文的全

3、部或部分，保密期限屮，解密ｆ适川本授权丨５本学位论文属于保密范围＿９＿５本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或今部内界，必须扯以４师丨一？位油大学（北京）为第。面同意，且须以中国石ｍ７：細裳Ｉ期＿作者签名：丨导师签名：＼ｕ期：＾Ｉ摘要摘要在工业过程控制中，常规PID双层控制已经得到广泛应用，但随着控制行业的不断发展，近几年来双层预测控制也逐步得到应用，关于双层预测控制应用的论文更是层出不穷。双层预测控制更适合于复杂工业过程，便于工业应用。适用于约束条件下多变量过程的高性能控制，且输入输出变量不需要严格匹配，可

4、以用来控制一大类过程对象，如非最小相位系统、开环不稳定的过程控制。可用于慢时变，弱非线性，干扰不确定的过程。双层预测控制对模型的精度要求不高，模型在工业现场易于获得，不需要进行复杂的系统辨识与建模。控制性能方面，双层预测控制的动态特性、稳态特性和稳定性较好，鲁棒性强，具有良好的跟踪性能和抗干扰能力，能够实时地处理模型失配、失真、干扰等因素引起的不确定性。控制策略应用范围较广，该算法很容易扩展。本文中针对双层预测控制与PID-PID控制，MPC-PID控制仿真结果进行了比较。双层预测控制跟踪性能好，能在较快的时间内跟踪给定值的变化，具有稳定性好，

5、动态响应速度快，超调量小，控制时间短等优点。通过对双层预测控制的应用研究发现，预测控制器算法复杂，在实际应用中发现若按常规的参数选取法进行参数设置，则有可能会导致这个控制系统动态响应缓慢，性能变差。针对此问题本文对预测控制器参数选取方法，做出了定性说明。并以精馏塔控制为例，验证以上理论的有效性。关键词：双层预测控制；MPC-PID；PID-PID；性能分析-II-ABSTRACTPerformanceAnalysisforCascadePredictiveControlABSTRACTIndustrialprocesscontrol,theco

6、nventionalcascadePIDcontrolhasbeenwidelyused,butwiththecontinuousdevelopmentofthecontroloftheindustry,inrecentyears,cascadepredictivecontrolisgraduallyapplied,alotaboutcascadepredictivecontrolapplicationpapers.Cascadepredictivecontrolismoresuitableforcomplexindustrialprocess

7、estofacilitateindustrialapplications.Forhigh-performancecontrolmultivariableprocessesunderconstraints,andinputandoutputvariablesdonotneedanexactmatch,acategoriescanbeusedtocontroltheprocessobject,suchasanon-minimumphasesystem,open-loopunstableprocesscontrol.Itcanbeusedtoslow

8、change,weaklynonlinearinterferenceuncertainprocess,lessprecisionofthemodel,