工业过程多变量时滞系统的预测函数控制.pdf

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1、第lO期组合机床与自动化加工技术No．1O2012年10月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueoct．2012文章编号：1001—2265(2012)1O一0055—04工业过程多变量时滞系统的预测函数控制周磊，黄家才，徐庆宏(南京工程学院自动化学院，南京211167)摘要：为提高工业过程中多变量、时滞和强耦合系统的动态特性和耦合能力，文章将预测函数控制与解耦控制相结合，给出了一种新的多变量时滞系统预测函数控制算法。该法首先给出了解耦控制算法，通过对解耦后的对象幅频和相频特性分析，获得对象的一阶加纯滞后模型；然后根据预测函数控

2、制原理对解耦后的多个单变量时滞对象设计控制器；最后仿真结果表明，该控制方法具有在线计算量小、跟踪快速和精度高等特点，能够实现复杂多变量系统的更有效控制。关键词：多变量；时滞；解耦控制；预测函数控制中图分类号：TP273文献标识码：APredictiveFunctionalControlforMultivariableSystemswithTime-delayinIndustrialProcessZHOULei，HUANGJia—cai，XUQing—hong(Schoolofautomation，Nanjinginstituteoftechnology，Nanjing211167，Chin

3、a)Abstract：Toimprovethedynamiccharacteristicsandthecouplingcapability，anewpredictivefunction—alcontrolalgorithmisproposedforstrongcouplingmultivariablesystemswithtime—delayinindustrialprocess，whichcombinespredictivefunctionalcontrolanddecouplingcontro1．Firstly，adecouplingcon—trolalgorithmispropose

4、d，inwhichfirst—ordermodelswithtime-delayareestablishedbyanalyzingtheamplitude-frequencyandphase-frequencycharacteristicsofthedecoupledsubject．Thenacontrollerisdesignedforthesingle—variablesubjectsafterdecouplingbasedontheprinciplesofpredictivefunctionalcontro1．Thesimulationresultsshowthatthispropo

5、sedalgorithmhaslessonlinecomputationtime，fastertracking，andhighercontrolaccuracy．Itcanprovideamoreeffectivecontrolforcomplexmultivariablesystems．Keywords：multivariable；time—delay；decouplingcontrol；predictivefunctionalcontrol量小等特点。目前应用较多的是针对单输入单输出0引言系统的单变量预测函数控制算法，其算法较为成熟，为了把预测控制有效地应用于工业过程控制系而对于具有多

6、个输入多个输出的多变量系统的控制统，20世纪80年代由Richalet等人提出的一种新型效果无法满足系统控制要求。对于工业过程中预测控制方法——预测函数控制(PredictiveFunc—耦合关系复杂和含时滞的多变量系统，解耦控制成tionalControl，简称PFC)¨。，与传统预测控制不同之为解决该类系统的有效方法，通过解耦将复杂的多处在于引入了基函数的概念。传统的预测控制用优变量时滞系统分解为各自独立的子系统。本文提出化算法求解未来控制作用时并未注意控制量的结构一种建立在解耦控制基础上的多变量时滞系统预测性质，用于快速随动系统时有可能伴随着规律不明函数控制方法，仿真结果表明，该方法

7、具有实用性和的控制输入。而预测函数控制把控制输人结构化，有效性。即把每一时刻的控制输人看作是若干事先选定的基1多变量系统的解耦控制算法函数的线性组合，系统输出是上述基函数作用于对象响应的加权组合。在线优化的目的只是为了求出1．1动态解耦控制算法线性加权系数，进而计算未来控制输入，大大减少了所谓解耦控制就是在系统中添加一组解耦装在线计算量。置，用以消除系统的耦合，使其分为各自独立的单回该控制方法具有预测模型简单、实时控制计