基于ARM的模型預測控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、PID控制是當前應用最廣泛的工業(yè)控制方法,但它對非線性、時變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復雜過程的控制效果不理想。理論和實踐都已經(jīng)證明,模型預測控制對這一類復雜過程的控制具有良好的優(yōu)化效果。由于在工業(yè)應用方面存在的技術(shù)壁壘和壟斷,模型預測控制還沒有普及?；谇度胧侥Ｐ皖A測控制系統(tǒng)的研究是推廣模型預測控制的重要手段,也是一個新的研究領域。
　　 本文提出了一套旨在服務于小規(guī)模系統(tǒng)的嵌入式模型預測控制解決方案,從模型預測控制算法的研究

2、、基于ARM的控制器硬件設計、基于Linux的控制器軟件開發(fā)、基于Visual C++的上位機監(jiān)控軟件開發(fā)、嵌入式模型預測控制系統(tǒng)的應用等五個方面展開研究,具體內(nèi)容包括:
　　 1.對動態(tài)矩陣控制算法展開研究,提出了簡化的動態(tài)矩陣控制算法——收斂動態(tài)矩陣控制算法。該算法中引入了轉(zhuǎn)換矩陣,使控制增量在控制時域內(nèi)收斂于零,從而把對控制向量的求逆運算轉(zhuǎn)換成數(shù)值的求倒數(shù)運算,縮短了控制向量的計算時間,更易于在小型的嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)。通過

3、Matlab仿真證明了這種算法的有效性和優(yōu)越性。
　　 2.結(jié)合嵌入式模型預測控制系統(tǒng)的要求,設計了基于ARM的模型預測控制器的硬件?？刂破鞯碾娐贩譃镃PU系統(tǒng)板和擴展板兩個部分,便于控制器的硬件升級和功能的擴展。
　　 3.對Linux系統(tǒng)內(nèi)核進行裁減,以適合作為嵌入式模型預測控制器的操作系統(tǒng),選擇U-Boot作為系統(tǒng)的引導程序,建立了cramfs只讀文件系統(tǒng),使用C++語言編寫了基于動態(tài)矩陣控制算法的模型預測控制軟件

4、。
　　 4.使用Visual C++的MFC編寫了上位機的實時監(jiān)控軟件ARM-MPC Monitor。實現(xiàn)了系統(tǒng)組態(tài)、參數(shù)整定、數(shù)據(jù)通信和結(jié)果輸出等功能,達到了對基于ARM的模型預測控制實時監(jiān)控的目的。
　　 5.使用基于ARM的嵌入式模型預測控制系統(tǒng)對直流電機的轉(zhuǎn)速進行控制。模型預測控制器取代了傳統(tǒng)的局部回路,直接對電機實施控制。從建模、組態(tài)到控制,詳細介紹了系統(tǒng)的使用過程,針對不同算法的控制結(jié)果進行了分析。實驗結(jié)果