一种快速抑制超调量的改进预测控制算法.pdf

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1、第６１卷第８期化工学报Ｖｏｌ．６１Ｎｏ．８２０１０年８月ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌＡｕｇｕｓｔ２０１０檭殐檭檭檭檭殐檭檭研究论文檭一种快速抑制超调量的改进预测控制算法檭殐檭檭檭檭殐檭戴文战，吴夏来（浙江理工大学自动化研究所，浙江杭州３１００１８）摘要：由于求取广义预测控制律时需要解Ｄｉｏｐｈａｎａｔｉｎｅ方程和计算逆矩阵，传统的广义预测控制难以适用于那些既要求超调量小又要求实时性高的领域。本文提出了一种能快速抑制超调量的改进预测控制算法，通过柔化控制增量算法以计算当前时刻的控制量，通过单值广义预测控制算法计算下一步控制增量并将之补偿当前控制量。仿真结果表明：本算

2、法具有超调量小、动态响应速度快、鲁棒性好的优点。关键词：广义预测控制；超调量；Ｄｉｏｐｈａｎａｔｉｎｅ方程中图分类号：ＴＰ３０１．６文献标识码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１０）０８－２１０１－０５犃狀犻犿狆狉狅狏犲犱犵犲狀犲狉犪犾犻狕犲犱狆狉犲犱犻犮狋犻狏犲犮狅狀狋狉狅犾犪犾犵狅狉犻狋犺犿犳狅狉犳犪狊狋狉犲狊狋狉犪犻狀犻狀犵狅狏犲狉狊犺狅狅狋犇犃犐犠犲狀狕犺犪狀，犠犝犡犻犪犾犪犻（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犃狌狋狅犿犪狋犻犮犆狅狀狋狉狅犾，犣犺犲犼犻犪狀犵犛犮犻犜犲犮犺犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犎犪狀犵狕犺狅狌３１００１８，犣犺犲犼犻犪狀犵，犆犺犻狀犪）犃

3、犫狊狋狉犪犮狋：ＤｕｅｔｏｈｅａｖｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｂｕｒｄｅｎｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇＤｉｏｐｈａｎｔｉｎｅ’ｓｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｒｓｅｍａｔｒｉｘ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＧＰＣ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｉｎｓｏｍｅａｒｅａｓｗｈｅｒｅｂｏｔｈｓｍａｌｌｓｙｓｔｅｍｏｖｅｒｓｈｏｏｔａｎｄｆａｓｔｔｒａｃｋｓｐｅｅｄａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｆ

4、ａｓｔｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｏｖｅｒｓｈｏｏｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｅｒｓｅｍａｔｒｉｘｉｓｎｏｔｎｅｃｅｓｓａｒｙｂｙｓｏｆｔｅｎｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍａｔｒｉｘｔｏｏｂｔａｉｎｓｍｏｏｔｈｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｉｎｐｕｔ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｎｅｘｔｉｎｐｕｔｉｎｃｒｅｍｅｎｔｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙｓｉｍｐｌｅＧＰＣ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｐｕｔｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙｎｅｘｔｉｎｐｕｔｉｎｃｒｅｍｅｎｔｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｖｅｒｓｈｏｏ

5、ｔ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ；Ｄｉｏｐｈａｎａｔｉｎｅ’ｓｅｑｕａｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ）是一种综合了预测引言控制和自适应控制优点的参数模型控制，在过程控实际工业过程中，普遍存在小超调甚至无超调制中得到了广泛应用。ＧＰＣ的动态响应与预测长要求。过高的超调将产生不良后果，甚至引发不安度、柔化系数、加权系数有关。为提高控制品质，全因素，但超调与动

6、态响应速度往往是对立的，提需在线修改柔化系数、加权系数，这导致了在线计高系统响应速度容易产生较大的超调。算量的增加。为解决这类动态特性问题，不少学者［１２］Ｃｌａｒｋｅ等提出的广义预测控制（ＧＰＣ，做了大量的研究。文献［３］给出了一种利用未来２０１０－０５－０５收到初稿，２０１０－０５－１２收到修改稿。犚犲犮犲犻狏犲犱犱犪狋犲：２０１０－０５－０５．联系人及第一作者：戴文战（１９５８—），男，教授。犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉：Ｐｒｏｆ．ＤＡＩＷｅｎｚｈａｎ，ｄｗｚｈａｎ＠ｚｓ基金项目：国家高技术研究发展计划项目（２００９ＡＡ０４Ｚ１３９）；ｔｕ

7、．ｅｄｕ．ｃｎ教育部高等学校博士学科点专项基金项目（２００７０３３８００２）。犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀犻狋犲犿：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＨｉｇｈｔｅｃｈＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（２００９ＡＡ０４Ｚ１３９）ａｎｄｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＦｕｎｄｆｏｒｔｈｅＤｏｃｔｏｒａｌＰｒｏｇｒａｍｏｆＨｉｇｈｅｒＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（２００７０３３８００２）．·２１０２·化工学报第６１卷控制信息有效抑制超调的预测控制算法，但是必须－１）Δ狌（犽＋犼－１）＋犛（狕－１）狔（犽）狔犘（（犽＋犼）／犽）＝犌犼（狕犼通过复

8、杂的回代计算才能得到补偿值，需要进行两