基于时域的分数阶pid动态矩阵控制算法改进

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1、万方数据第3l卷第5期2010年5月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentV01．31No．5May2010基于时域的分数阶PID动态矩阵控制算法改进木郭伟，温敬红，周旺平(南京信息工程大学信息与控制学院电气工程系南京210044)摘要：以FOPID(分数阶PID)控制和DMC(动态矩阵控制)为基础，提出了基于FOPID性能指标的FOPID—DMC算法。该算法既继承了FOPID算法的优点，具有多个可调参数，又可预测系统的输出。在时域内分析了FOPID—DMC控制器的参数对控制性能的影响，给出参数选取范围。通过仿真说明FOPID-

2、DMC比DMC和PIDDMC算法控制性能更好，最后给出在过程控制实验装置应用中该算法与其他算法控制效果对比分析。关键词：分数阶PID控制；DMC；PIDDMC；性能分析中图分类号：TP273文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．8010Improvedfractional·orderPIDdynamicmatrixcontrolalgorithmbasedontimedomainGuoWei，WenJinghong，ZhouWangping(DepartmentofElectricalEngineering，InstituteofInformationandContr

3、ol，NanjingUniversityofInformationsciertceandTechnology，Nanjing210044，China)Abstract：BasedonFractional—OrderPID(FOPID)andDynamicMatrixControl(DMC)，aFractional．OrderPIDDynamicMatrixControl(FOPID—DMC)algorithmisgiven．Combiningthevirtuesofthetwoalgorithms，thisnewal-gorithmnotonlyhastheadvantag

4、eoffractional·orderPID，whichisreliableinoperation，butalsohaspredictionfunction．TheinflueneeofFOPID．DMCcontrollerparametertuningonsystemperformanceiSinvestigatedintimedo．main．Theparameterselectionrangeisgiven．SimulationresultsshowthatFOPID—DMCalgorithmhasbetterper-formancethanDMCandPIDDMCal

5、gorithm。whichmakesthesystemhavesatisfactorystabilityandtransitioncharac．teristies．FOPID—DMCalgorithmandothercontrolalgorismswerecomparedonaprocesscontrolexperimentalde．vice，andthecomparisonanalysisofthecontrolperformanceisgiven．Keywords：fractional-orderPIDcontrol；dynamicmatrixcontrol；PIDDM

6、C；perfom蛆nceanalysis1引言分数阶微积分理论早在300多年前就已经被提出，不过直到近二十年来才被应用于控制工程当中。分数阶PID控制器不仅包括比例增益K、积分常数墨和微分常数％3个设计参数，还包括一个积分阶数A和一个微分阶数弘。相对于传统的整数阶控制理论，分数阶控制是一种很好的概括和补充，使得传统的控制理论更具鲁棒收稿日期：2009一11ReceivedDate：2009．1l·基金项目：自然科学基金资助(10903003)项目性，使得控制系统的静态和动态特性能够得到很好的改善，并且分数阶控制器可以在频域内进行设计¨引。目前已有P，^矿控制器旧引、FO．P

7、D控制器№J、FO-[PD]控制器"刮和F0．尸P控制器一加。等分数阶控制器。动态矩阵控制(dynamicmatrixcontrol，DMC)是预测控制当中的一种重要且具有代表性的算法，其特点是以多步预测取代了传统自校正技术的单步预测，根据反馈信息进行滚动优化，使算法对模型参数变化的灵敏性得到改善¨1。12J。由于DMC通常基于较低阶的线性近似模万方数据第5期郭伟等：基于时域的分数阶PID动态矩阵控制算法改进型，而实际的工业过程很复杂，模型阶次、非线性、环境扰动等都具有较大的不确定性，因此，郭、姚(2007)对D1