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《模型預(yù)測(cè)控制》ppt課件-全文預(yù)覽

  

【正文】 制特點(diǎn) : ? 對(duì)模型要求低,建模方便,不需要深入了解過(guò)程內(nèi)部機(jī)理 ? 滾動(dòng)優(yōu)化策略,較好的動(dòng)態(tài)控制效果 ? 簡(jiǎn)單實(shí)用的模型校正方法,較強(qiáng)的魯棒性 ? 不增加理論困難,可推廣應(yīng)用于有約束、大純滯后、多輸入多輸出、非線性等過(guò)程 ? 一類用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化控制算法 四 預(yù)測(cè)控制的特點(diǎn) 預(yù)測(cè)控制是一種比較特殊的控制算法: (i). 起源于實(shí)踐(不是理論發(fā)展的需要,而是工業(yè)實(shí)踐向控制論提出 的挑戰(zhàn)); (ii). 理論研究落后于實(shí)踐(定量分析)。 (ii). 現(xiàn)代控制理論的不作為: 3. 計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為求解許多復(fù)雜控制計(jì)算問(wèn)題提供了 強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。 模型預(yù)測(cè)控制具有控制效果好、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可有效地克服過(guò) 程的不確定性、非線性和關(guān)聯(lián)性,并能方便地處理過(guò)程被控變量和操 縱變量中的各種約束。 其 算法核心 是 :可預(yù)測(cè)過(guò)程未來(lái)行為的動(dòng)態(tài)模型,在線反復(fù)優(yōu)化計(jì) 算并滾動(dòng)實(shí)施的控制作用和模型誤差的反饋校正。 (i). 傳統(tǒng)的 PID控制策略和一些復(fù)雜控制系統(tǒng)不能滿足控制要求 。 第 5章 模型預(yù)測(cè)控制 三 模型預(yù)測(cè)控制的產(chǎn)生過(guò)程 1. 模型算法控制( MAC)的產(chǎn)生: (i). 1978年,法國(guó)的 Richalet等人在系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的基礎(chǔ)上,提出了模型預(yù) 測(cè)啟發(fā)控制 (MPHC, Model Predictive Heuristic Control),并介紹了其在工業(yè) 過(guò)程控制中的效果; (ii). 1982年, Rouhani和 Mehra[2]給出了基于脈沖響應(yīng)的模型算法控制 (MAC, Model Algorithmic Control); 2. 動(dòng)態(tài)矩陣控制( DMC)的產(chǎn)生: 動(dòng)態(tài)矩陣控制 (DMC, Dynamic Matrix Control)于 1974年應(yīng)用在美國(guó)殼牌石 油公司的生產(chǎn)裝置上,并于 1980年由 Culter等在美國(guó)化工年會(huì)上公開發(fā)表, 3. 廣義預(yù)測(cè)控制( GPC)的產(chǎn)生: 1987年, Clarke等人在保持最小方差自校正控制的在線辨識(shí)、輸出預(yù)測(cè)、 最小方差控制的基礎(chǔ)上,吸取了 DMC和 MAC中的滾動(dòng)優(yōu)化策略,基于參數(shù) 模型提出了兼具自適應(yīng)控制和預(yù)測(cè)控制性能的廣義預(yù)測(cè)控制算法。 商品化預(yù)測(cè)控制軟件產(chǎn)品: (i). 第一代:以 Adersa的 IDCOM和 She11 Oil的 DMC為代表,算法針 對(duì)無(wú)約束多變量過(guò)程 。這 類算法適合處理開環(huán)穩(wěn)定多變量過(guò)程約束間題的控制; 2. 基于 ARMA或 CARIMA等輸入輸出參數(shù)化模型預(yù)測(cè)控制算法 代表性的算法 為廣義預(yù)測(cè)控制算法 (GPC)。對(duì)于狀態(tài)空間模型, 用有限時(shí)域二次性能指標(biāo)再加終端約束的滾動(dòng)時(shí)域控制方法來(lái)保證系 統(tǒng)穩(wěn)定性。 預(yù)測(cè)模型的功能為:在當(dāng)前時(shí)刻,基于過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型,利用被控 對(duì)象的歷史信息和未來(lái)輸入,預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)響應(yīng)。 第 5章 模型預(yù)測(cè)控制 2. 滾動(dòng)優(yōu)化 ? ?? ?????????21 122* )1()]|()([NNjNjjrjujtutjtyjtyqJ ?(i) 優(yōu)化目的 按照某個(gè)目標(biāo)函數(shù)確定 當(dāng)前 和 未來(lái) 控制作用的大小,這些控制作用 將使未來(lái)輸出預(yù)測(cè)序列沿某個(gè)參考軌跡“ 最優(yōu)地 ”達(dá)到期望輸出設(shè)定值 . (ii) 優(yōu)化過(guò)程 不是采用一成不變的全局最優(yōu)化目標(biāo),而是采用滾動(dòng)式的有限時(shí)域 優(yōu)化策略。 由于實(shí)際系統(tǒng)中存在非線性 、 不確定性等因素,在預(yù)測(cè)控制算法中 , 基于不變模型的預(yù)測(cè)輸出不可能與系統(tǒng)
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