復(fù)雜熱工系統(tǒng)廣義預(yù)測控制及應(yīng)用軟件包研究開發(fā).pdf

1、預(yù)測控制被認為是工業(yè)過程最有前途的優(yōu)化控制算法，對于復(fù)雜控制問題，預(yù)測控制技術(shù)能提供比PID控制技術(shù)更優(yōu)良的控制性能，已被許多大公司嵌入到控制系統(tǒng)軟件中，在一些大型的過程控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。但預(yù)測控制在許多中小型裝置中還未得到廣泛應(yīng)用。廣義預(yù)測控制(GPC)是預(yù)測控制的一種有效方法，GPC控制實施時，控制器參數(shù)通常需要在控制前通過仿真和實時試驗湊試，費時費力；按此參數(shù)實施控制也常常無法保證良好的控制效果。目前對于GPC控制器，整定方法和

2、技術(shù)還缺乏應(yīng)用研究，因而嚴(yán)重地限制了GPC預(yù)測方案的廣泛應(yīng)用。復(fù)雜熱工系統(tǒng)是典型的復(fù)雜工業(yè)過程，具有大遲延、大慣性和時變性，常規(guī)的PID控制通常不能取得滿意的控制效果。由于采用滾動優(yōu)化、反饋校正，GPC對模型要求不高，控制性能較好，魯棒性強，能有效處理約束，因此在復(fù)雜熱工系統(tǒng)控制中具有很大的應(yīng)用潛力，結(jié)合GPC參數(shù)整定方法的工程化研究，將大大增強控制效果和應(yīng)用的效率。因此，復(fù)雜熱工系統(tǒng)GPC參數(shù)整定方法的應(yīng)用研究具有重要的理論意義和應(yīng)用

3、價值。 在過程控制問題當(dāng)中，如果過程的準(zhǔn)確模型已知，則可以根據(jù)模型設(shè)計出完美的控制器。但是在實際應(yīng)用中，要獲得過程準(zhǔn)確模型是非常困難甚至是不可能的?？刂评碚撗芯恐校到y(tǒng)辨識是一個很活躍的研究領(lǐng)域，與其他領(lǐng)域，如高級控制算法、優(yōu)化算法和信號處理等研究有很大的聯(lián)系，前人已提出了許多的模型辨識算法。階躍響應(yīng)辨識由于具有實現(xiàn)簡單，易于控制等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本文對基于階躍響應(yīng)的多變量系統(tǒng)辨識時域方法進行了研究。 (1)

4、首先闡述了本文課題背景和意義，對預(yù)測控制的發(fā)展和現(xiàn)狀進行了綜述，介紹了廣義預(yù)測控制在熱工過程控制中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。提出了本文的主要工作。 (2) 研究了基于階躍響應(yīng)的時域辨識方法。在系統(tǒng)辨識過程中，耦合的閉環(huán)TITO系統(tǒng)分解成4個獨立的開環(huán)SISO系統(tǒng)，對應(yīng)著4個具有相同輸入信號的傳遞函數(shù)，這樣TITO系統(tǒng)的辨識轉(zhuǎn)化成4個SISO系統(tǒng)的辨識。仿真結(jié)果表明這種多變量系統(tǒng)辨識方法是有效和實用的。這種多變量系統(tǒng)辯識方法優(yōu)于已有的其他階

5、躍響應(yīng)測試辨識方法。而且，在有大量測量噪聲的情況下，這種方法具有很強的魯棒性。這種方法在多變量系統(tǒng)辨識和控制器設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用價值。 (3)通過回顧廣義預(yù)測控制的發(fā)展過程，首先給出了廣義預(yù)測控制的等價傳遞函數(shù)形式。用閉環(huán)分析的方法分析不同的設(shè)計和整定參數(shù)在控制中的作用，總結(jié)了在具體應(yīng)用中，廣義預(yù)測控制與許多著名的控制算法是等效的。針對控制的實施階段參數(shù)調(diào)整困難的問題，本章在前人研究的基礎(chǔ)上給出了GPC參數(shù)的整定方法，整定參數(shù)