黄甫-广义预测控制

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1、学校代码：10252学号：1012020424上海理工大学本科生论文广义预测控制姓名：黄甫学院：光电专业：测控研究方向：预测控制指导讲师：李*华论文完成日期：2013年5月31日UniversityofShanghaiforScieneeandTechnologyMasterDissertationGeneralizedPredictiveControlName:HangFuDepartment:Optical-ElectricalandComputerEngineeringSpecialty:MeasurementandControlRese

2、archDirection:PredictiveControlSupervisor:LiYeCompleteData:31May2013广义预测控制GeneralizedPredictiveControl黄甫HuangFu（上海理工大学）（UniversityofShanghaiforScieneeandTechnology）摘要：本文简要介绍了广义预测控制基木方法及其近年來提出的改迓广义预测控制算法，并对非线性系统广义预测控制、多变量系统广义预测控制、广义预测控制的稳定性与鲁棒性分析作了进一步讨论。最后，概述了广义预测控制在工业中的应用和广义

3、预测控制的进一步研究方向。Abstract:Thebasicmethodofgeneralizedpredictivecontrolandsomemodifiedgeneralizedpredictivecontrolalgorithmareoveriewedbrieflyinthispaper.Nonlinearsystemsandmultivariablesystemsgeneralizedpredictivecontrol,stabilityandrobustnessofgeneralizedpredictivecontrolareals

4、odeeplydiscussed・Finallytheindustrialapplicationandthefuturetendencyofgeneralizedpredictivecontrolarereviewedbriefly・关键词：广义预测控制；非线性系统；多变塑系统；稳定性Keyword：generalizedpredictivecontrol;nonlinearsystem;multivariablesystem1引言预测控制思想主要是在70年代形成的，进人80年代后，随着模型算法控制（MAC）的问世，相继出现了动态矩阵控制（DM

5、C）、扩展时域预测自适应控制（EPSAC）等结构各异的预测控制算法。这些算法分别基于有限脉冲响应和有限阶跃响应模型，算法简单，容易实现。1984年，Clarke及其合作者在上述算法的基础上，提出了广义预测控制（GPC）思想及基本方法[1],GPC基于参数模型，引入了不相等的预测水平和控制水平，使系统设计更灵活.由于广义预测控制具有预测模型、滚动优化和反馈校正三个基本特征，因而具有优良的控制性能和鲁棒性，被认为是具有代表性的预测控制算法之一并被广泛应用于过程工业中。近年来，广义预测控制吸引了众多学者对其进行研究。国际上，各大控制会议和杂志对它也非

6、常关注，近10年来的美国控制会议(ACC)、IEEE决策与控制会议和国际自动控制联合会(IFAC)世界大会几乎每年来都有关于预测控制的专题分组及以预测控制为主题的工作讨论会，1995年在韩国又召开了关于预测控制的国际讨论会。在广义预测控制方面也发表了不少综述文献和著作[2]~[7].2广义预测控制的基本算法GPC采用如下CRIMA模型来描述系统-1)4-C(DW(C/A・其中4(工】)，£(乂】)，C(z')分别是阶数为几皿九的土'的多项式，“°J和CQ是首-多项式。｛“°)｝，®。)｝和帖°〉｝分别表示系统的输入、输岀和白噪声序列，°=1—乂

7、~'・广义预测控制使用如下的二次目标函J=E{[/(/+&)—+«)]'+艺}入[△«(£+k—1)]2}.其中，NN分别为最小、最大预测长度，N.为控制长度，满足关系X(r+"—1)=0"为控制加权序列，必+k)是经柔化后的参考值。在gpc中，不要求对象输出直接跟踪设定值，只要求yC沿着参考轨迹到达设定值极小化目标函数丿，并根据滚动优化的原则，得控制律为u(Z)=u(t—1)+gT3—/).—T-t其中&为一行向量，为参考序列向量，为由已知输人和输出组成的数据向量。GPC控制方法的具体推导参见文.合理选择GPC中的"NN以/，可使込取得较好

8、控制性能，其它的一些预测控制的方法可以认为是GPC的特殊情况，例如：当M=1,M=N,入=0时相当于Richalet提出的IDC0MI81.当N=N