多变量预测函数控制技术及应用研究

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1、摘簦要模型预测控制(MPc)是现代控制理论在工业过程控制中成功疲用的典范，丽预测函数控制(pFc)是这一方法最新的研究领域之一。本文结合工程实际问题对联测函数控制进行了硪究，提出了一莉预测函数控制的多变量赢接控割律算法，并针对实际过程进行了仿真研究。论文的主要研究工作内容如下：1．综述了预测控制和预测函数控制的发展历程、基本原理，概述了预测函数控制的研究现状和多变量系统的研究愫猿。2．从预测模型、反馈校正和优化控制三方面对预测函数控制基本原理进行了系统的阐述并针对一阶加纯滞后对象摊导了单变量预测函数控制的基本

2、算法。程参考内摸擦嗣原理的基磁上，对预铡溺数控铡豹邂环洼能进行了分手厅。3．针对工业过程中大景存在的多变量控制系统，分析了多变量系统数学模烈的分类，提出了一种PFc多变量直接控制律算法。详细推导了藻于传递函数模型的一除翻纯滞螽对象多变量预溺函数控锲算法(M豫C)，弗通过仿真研究邀行了算法的有效性和鲁棒性验证。仿真结果说明了多变量预测函数控制算法的有效性和实用性。4．锌对两个实际豹多变量工韭过稷，包括精馏塔控制稆抄纸过程豹定量水分控制，使用多变量预测函数控制算法对其进行了仿真验证。仿真结果表明：廒用多变量预测函

3、数控制方法能够得到满意的控制效果，该算法具有较好的鲁棒性t葶fl抗干扰能力。蕊显系统设计方法魄较简单，能够方便地用于实际工监控制中。最后总结了全文的工作，并对预测函数控制的进一步研究进行了展望。关键谣：鞭禳4控翻；多变量系统；多变量预测函数控制；一阶翘纯滞后；耩馏塔；定量水分ABSTRACTABSTRACTModelPredictivoC。n扛ol(MPC)isamodelofsuceess自lapplicationsofmodemcontmlt王leoryinindus缸alprocesscontrolar

4、：IdPredictiVeFunctionalContml(PFC)isoneofthenewestreseafch6eldofMPC．Thestudiesand印plicationsofPFCarediscussedand攮eMultivariablePre碰ctiveFunetionalContfol(MPFC)algor至thnlforfirst—orderplustimedelayisproposedinthisthesis．ThesimulationsofMPFCdlgorithmfortwopra

5、cticalplantsarealsopresented，Themaincontentof也epresentreseafchisasfollows：1．AnovenriewofMPC，PFCandstudyofmultiVariablesystemsispresented．2．TheprincipleofPFCisinnIoducedfmmthreeaspects：predictivemodel，e11讲compe璐ationandoptinlal硝gofithm．T瓤ebasicPFCalgorithmfo

6、r霸fst—orderplustimedelaysystemisdeveloped．Theclosed一100pperfomlanceanalysisfbrPFCcon打olsystemiss伽iedonthebasisof孤emalModelCon怕l(IMC)memod．3．Classi氯cationofthemultiVariEIblesyst锄modelisprovided．Consideringa1argeclassofMulti—hlputandMulti-Ou鲫t(MIMO)systemmatc

7、anbee咖Valentlydesc曲edasflrst-orderplustimedelayplantineacllprocesschannel，MultivariablePFc(MPFC)algorithmispresented．CoHlputersimulationresultsdemonstfatetheeffectiVenessandrobustnessofmisalgorithm．4．TheMPFCalgorithmisappliedto柳。砌ltivariableindus拄ialprocess

8、es，includingdistiHationcontrolandbasisweight＆moisturecontrolinpaper_nlakingprocess．Thesimulationresultsshowmesatisfyingperformance，Ⅱ1estmngmbustne8sanddistuIbancerqectionofmes虹ategy．Anditisquitcpractic