广义预测控制简化算法研究

《广义预测控制简化算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江理工大学硕士学位论文摘要广义预测控制技术最初由Clarke和其合作者于1984年提出，它采用传统的参数模型(如CARIMA模型)，参数的数目较少，对于过程参数慢时变的系统，易于在线估计参数。由于引入了不相等的预测水平和控制水平，具有预测模型、滚动优化和反馈校正三个基本特征，呈现了优良的控制性能，被认为是具有代表性的预测控制算法之一，受到学术和工程界的广泛关注。但是基本的广义预测控制需要进行矩阵求逆运算，计算量很大，不适合要求快速响应的实时控制系统。本文在参考大量国内外文献的基础上，对广义预测控制算法进行了简化研究，并针对典型的工业过程模型进行了仿真和实验研究。(1)针

2、对一类工业控制过程的快速无超调要求，本文引入阶梯式控制方法，避免了传统广义预测控制中逆矩阵运算量大的问题。同时利用单值广义预测控制的方法求出下一步控制增量并用来补偿当前控制量，提出了一种快速无超调的预测控制方法，并给出了方法实施步骤：仿真结果表明，本算法能有效地抑制超调，控制速度快，鲁棒性好。(2)针对在实际控制系统中，约束条件几乎无处不在的情况，提出一种输入受限的输出增量反馈广义预测控制算法。该算法通过离线计算未来控制增量序列’的方式避免了求逆矩阵运算，·大大地减少了计算量。．而且，在输入和输入增量有约束的条件下，只需在线调整最大输出增量的设定值就可求出约束条件下的最优

3、控制量，保证输出渐进稳定跟踪设定值。仿真结果证明了该算法的有效性。(3)对传统的输出增量反馈预测控制算法进行了简化，避免了高维逆矩阵而带来的计算困难，提出了基于BP神经网络的最大输出增量在线自整定的广义预测控制。与一般输出增量反馈预测控制算法相比，利用神经网络在线调整汐值可以使系统跟踪速度快且无超调，有效地避免了人工选取参数的困难。仿真结果表明了本算法的有效性。(4)针对一类大惯性、慢时变对象，本文在基本广义预测控制算法的基础上，用实际误差对模型预测输出进行校正，引入阶梯控制方法，充分利用预测信息，给出了一种具有平滑滤波作用的控制律，提出了一种改进的广义预测算法。同时设计

4、了一个基于组态王的水箱液位监控系统，并采样所提出的算法在该监控系统中进行实验研究。实验结果表明：与基本的广义预测控制结果相比，本算法能有l一浙江理工大学硕士学位论文——————————————————————————————————————————————————————一_l_效地抑制超调，抗干扰性强，鲁棒性好。本文对所提出的算法不仅在理论上进行了推导，还进行了大量的仿真实验和实验研究，结果表明了本文所提算法的有效性。关键词：广义预测控制；抑制超调；算法简化；约束控制llABSTRACTThegeneralizedpredictivecontrol(GPC)waspro

5、posedoriginallybyClarkeandhiscollaboratorsin1984，whichusedthetraditionalparametermodelsfsuchasCARIMAmodel)．Thenumberofmodelparametersissmallanditiseasytoestimateparametersonlineforslowtime—varyingsystems．Theunequalforecastlevel觚dcoll们llevelareintroducedinGPC．Forecastmodel，rollingoptiⅡliza

6、tiona11dfIeedbackcorrectionaretakenasthreebasiccharacteristicsinGPCwhichshowsexcellentcontrolperformanceandisconsideredasoneoftherepresentativepredictivecon仃olalgorithms·Itispaidgreatattentionbytheacademicandengineering．However,heaVyon-linecomputationburdenwhichiscausedbycomputinginversem

7、纰inGPCalgorithmisnotsuitableforreal-timecontrolsystem．Baseonalargenumberofdomestlcandforeignliteratures，generalizedpredictivecontrolalgorithmissimplifiedinthispaper．Lotsofsimulationsandexperimentalstudiesaredonetotypicalmodelsofindustrialprocess．·(1)FastGeneralizedP