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