多变量多频预测控制系统的研究

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1、——一塑坚查堂堕主笙苎!摘要本文以线性多变量系统为研究对象，对多频预测控制系统作了较为全面的分析和研究。首先，对多频采样系统进行分类，然后分别分析了基于多频模型和单频模型的多变量多频DMC预测控制算法及其特点，从滚动优化时间和性能指标两方面，对这些算法进行了改进，并作了大量的仿真研究。其次，在研究多频自校正广义预测控制算法的过程中，通过单频模型和多频模型的转换，充分利用被控变量的捡测信息，改进了多频自校正广义预测控制算法。再次，将多频预测控制转化为内模结构，应用内模结构分析法，分析了其稳定性和零稳态偏差特性

2、。最后，对多频预测控制系统的输入输出向量进行扩展，转化为扩展单频预测控制系统，得出了基于多频模型和单频模型的预测控制系统稳定性条件和多频广义预测控制系统的稳定性定理。本文的主要贡献与创新如下1)本文对现有的多频预测控制算法进行推广，针对输入输出频率都不相同的多频采样系统，充分利用所得到的被控对象的输出信息，对滚动优化时间进行改进，提出了两种改进的预测控制算法：改进的基于多频模型的多频预测控制算法和改进的基于单频模型的多频预测控制算法。仿真研究表明，这两种算法加快了系统输出响应速度，有效地抑制了输入控制量的振

3、荡，控制系统的动态品质得到了较大的改善。2)在不影响系统输出响应速度的前提下，为了减少超调，缩短稳态时间，本文采用在性能指标中增加输出增量加权项的方法，在原有的多变量多频预测控制算法的基础上，提出了输出增量加权的多频预测控制算法，并与相同参数条件下的多频预测控制算法和增大控制增量加权系数的多频预测控制算法进行仿真比较，证明该算法确能加快系统的响应速度、减小超调、缩短稳态时间。3)对基于参数模型的多变量多频广义预测控制系统进行研究，针对多变量系统中某一单通道为多频采样的情况，为了利用输出采样点之间的预测信息，

4、在引入自校正机构的基础上，结合模型转换方法，提出了一种改进的自校正广义多频预测控制算法，在性能指标中加入了对输——一塑塞坚出采样点之间预测信息的加权项，加快了系统的响应速度。4)内模控制结构是分析预测控制系统的有力工具，然而，对多变量多频预测控制系统的内模结构的研究，在作者目前所查阅的大量文献中还未涉及。本文在这方面做了初步的尝试，应用输入输出扩展技术，将无约束的多频输出预测控制系统和多频输入预测控制系统转化为内模结构形式，研究了其稳定性和零稳态偏差特性。5)采用扩展输入输出向量方法，对无约束输入输出多频预

5、测控制的稳定性进行了研究，分别给出了基于多频模型和单频模型的多频预测控制系统稳定性条件。同时，针对输入输出分别采用同～频率，且输出采样周期大于输入更额周期的基于参数模型的多频广义预测控制系统，将它转换为一增广系统与积分型调节器组成的负反馈控制系统，分析了预测时域和输入增量加权阵对系统稳定性的影响，提出了多频广义预测控制系统的稳定性定理。‘关键词：多频采样，预测控制，自校正技术，内模控制，稳定性，零稳态偏差塑垩茎兰垦主丝苎坐ABSTRACTInthisdissertation，themulfiratepred

6、ictivecontrolformultivaliablelinearsystemisstudied．Firstly,themultiratesamplingsystemsareclassifiedaccordingtothesamplingratesoftheoutputsandperformingratesoftheinputs．Then，themultiratepredictivecontrolalgorithmbasedonthemultiratemodelsandthesingle-ratemod

7、elsandtheircharacteristicareanalyzed，respectively．Fromtherollingohmizationtimeandtheperformanceindex，thealgorithmsareimprovedandthesimulationsaledone．Secondly,duringthestudyofmultirateself-tuninggeneralizedpredictivecontrol(GPC)，applyingthetransitionbetwee

8、nthemultiratemodelandthesingle-ratemodel，takingfulluseofthemessageofthecontrolledvariable，theimprovedmulfirateGPCalgorithmisproposed．Thirdly,bytransformingthemultiratepredictivecontrolsystemintointernalmodelc