过程控制系统实时预测控制软件开发与应用

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1、过程控制系统实时预测控制软件开发与应用+摘要预测控制策略被认为是工业过程最有前途的先进控制算法，已被许多大公司嵌入到控制系统软件中，在一些大型的过程控制系统中得到应用。但预测控制在许多中小型装置的回路还未得到广泛应用，其原因在于该算法与常用的PID控制器比对工程师的专业知识要求较高，计算量也较大。为此，本文针对过程控制系统的特点，研究和开发了实时性好的低成本预测控制仿真与控制的一体化预测控制软件包，在实验装置和工业系统中得{t}f4f应用。／主要研究工作包括：}1对单变量和多变量系统的动态矩阵控制(DMC)算法进行了分析，找出基本DM

2、C算法的缺陷和不足，并针对过程控制系统的特点进行了支进。分析了DMC算法在带有积分环节对象控制中所遇到的困难，研究出适合控制带有积分环节对象的DMC算法形式，并成功地应用到工业系统中。2．基于PC机平台用vc什语言开发了通用的仿真与控制一体化实时预测控制软件包，包括参数输入模块、数据采集模块、系统辨识模块、对象阶跃响应模块、控制器矩阵模块、在线控制模块、干扰处理模块、约束处理模块、结果输出模块等九个功能模块。该软件实现了对预测控制系统的综合仿真，特别对控制器中各参数变化、随机干扰、结构干扰、输入约束和输出约束对系统性能的影响做了大量仿

3、真和实验研‘上海市“曙光计划”埤助项目究，得出了定性的结论，为该软件在工业系统中的迸一步应用奠定了基础。3．将自行研制开发的实时预测控制软件成功地应用在Rockwell实验室的EFPT锅炉仿真试验装置上，经过反复实验，对原有算法进行了改进，并取得了良好的控制效果，达到了预期目的。大量的实验结果证明软件是高效、实用、可靠的。4．成功地将该软件应用到工业系统中(火力发电机组的锅炉汽包液位控制系统)，较好地完成了对非自衡系统的控制，将误差控制在±5mm以内，完全达到了生产安全标准，得到了使用厂家的认可。同时，在现场调试中积累了经验，得到了大

4、量有价值的数据，为该软件的进一步升级和商业化奠定了坚实的基础。)一—刁／一关键词：预测控制，DMC，仿真，实时预测控制’—————～～⋯一—_———__一———一一THEREAL．TIMEPREDICTIVECONTROLSOFTWAREDEVELoPMENTANDAPPLICATl0NINPROCESSCONTROLSYSTEM+ABSTRACTPredictivecontrolisregarded弱themostpromisingandadvancedcontrolalgorithm．ManybigcompanJeshaveemb

5、eddeditintocontrolsystemsoftwareandapplieditsuccessfullyinsomelarge-scaleprocesscontrolsystem．However,predictivecontrolscarcelyappliesinmanymedium-sizedandpint-sizedcontrolsystem．BecausethepredictivealgorithmneedsmuchmoreskilledengineersthanthatofPIDcontrollers，moreover

6、,predictivealgorithmneedsmorecalculations．Soaimingatthecharactersoftheprocesscontrolsystem，thepaperresearchedandfinishedthelow-costandreal—timepredictivecontrolsoftwareforsimulationsandreal-timecontrols．Thesoftwarehasbeensuccessfulappliedinlaboratoriesandindustrialcontr

7、olsystem．Themainworkissumnlarizedasfollows：1．Thepaperresearchesandanalyzessinglevariableandmultiplevariabledynamicmatrixcontrol(DMC)algorithmsandfindsthedeficienciesofthebasicDMCalgorithm．Atthesametime，thepaperalsoimprovesthealgorithmaimingatcharactersofprocesscontrolsy

8、stem．AfteranalyzingthedifficultiesthebasicDMCalgorithmencounteringincontrolsystemwithintegralprocess．thepaper丘