模型預(yù)測控制ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 08:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (實(shí)線 ) 3─最優(yōu)控制作用 u u yr y k+1時(shí)刻優(yōu)化 2 1 3 k+1 k t/T 滾動(dòng)優(yōu)化示意圖 u yr y k時(shí)刻優(yōu)化 2 1 3 k t/T 第 5章 模型預(yù)測控制 3. 反饋校正 每到一個(gè)新的采樣時(shí)刻，都要根據(jù)最新實(shí)測數(shù)據(jù)對前一時(shí)刻的過程 輸出預(yù)測序列作出校正，或 基于不變模型的預(yù)測輸出進(jìn)行修正 ，或 對 基礎(chǔ)模型進(jìn)行在線修正 ，然后再進(jìn)行新的優(yōu)化。 不斷根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出對預(yù)測輸出值作出修正，使 滾動(dòng)優(yōu)化不但 基于模型，而且利用了反饋信息，構(gòu)成閉環(huán)優(yōu)化 。 由于實(shí)際系統(tǒng)中存在非線性 、 不確定性等因素，在預(yù)測控制算法中 , 基于不變模型的預(yù)測輸出不可能與系統(tǒng)的實(shí)際輸出完全一致，而在滾 動(dòng)優(yōu)化過程中 ， 又要求模型輸出與實(shí)際系統(tǒng)輸出保持一致，為此， 采 用 反饋校正來彌補(bǔ)這一缺陷。這樣的滾動(dòng)優(yōu)化可有效地克服系統(tǒng)中的 不確定性，提高系統(tǒng)的控制精度和魯棒性。 第 5章 模型預(yù)測控制 預(yù)測控制基本算法 模型算法控制（ MAC） 預(yù)測模型 MAC基本上包括四個(gè)部分 : 預(yù)測模型、反饋校正、參考軌跡和滾動(dòng) 優(yōu)化。 MAC采用被控對象的單位脈沖響應(yīng)序列作為 預(yù)測模型 ，如右圖所示。 其脈沖響應(yīng)序列為： 根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，被控對象的脈沖 響應(yīng)模型為： ????????? Njjjjm jkuhjkuhky1^1^ )()()(第 5章 模型預(yù)測控制 對象的有限脈沖模型可以用來預(yù)測對象從 k時(shí)刻起到 P步的輸出： 即 )()3()2()1()()2()1()()1()2()1()2()1()()1(^3^2^1^^3^2^1^^3^2^1^PNkuhPkuhPkuhPkuhPkyNkuhkuhkuhkuhkyNkuhkuhkuhkuhkyNmNmNm?????????????????????????????????????將已知控制量和未來控制量分開考慮，可以用向量形式表示為： 式中 ?? ??? ???? Nj jj jm jkuhjkuhky 1 ^1 ^ )()()(第 5章 模型預(yù)測控制 如果直接把上述預(yù)測模型計(jì)算的模型輸出 ym當(dāng)作預(yù)測輸出，即 開環(huán)預(yù)測的缺陷 : 當(dāng)模型由于時(shí)變或非線性等因素存在誤差，加上系 統(tǒng)中的各種隨機(jī)干擾，模型預(yù)測的輸出不可能與實(shí)際對象的輸出完全 相同，這樣會(huì)產(chǎn)生靜差。 解決辦法 ：有必要用實(shí)測的對象輸出信息構(gòu)成閉環(huán)預(yù)測，以實(shí)現(xiàn)對未 來輸出預(yù)測的反饋校正。 開環(huán)預(yù)測 第 5章 模型預(yù)測控制 反饋校正 為了在模型失配時(shí)有效地消除靜差，可以在模型預(yù)測值 ym的基礎(chǔ)上 附加一誤差項(xiàng) e，即構(gòu)成反饋校正（閉環(huán)預(yù)測）。 具體做法 ：將第 k時(shí)刻的實(shí)際對象的輸出測量值與預(yù)測模型輸出之間 的誤差附加到模型的預(yù)測輸出 ym(k+i)上，得到閉環(huán)預(yù)測模型，用 yp(k+i)表示： 第 5章 模型預(yù)測控制 參考軌跡 為了減少突加設(shè)定值時(shí)的沖擊， 在 MAC中，控制系統(tǒng)的期望輸出 是由從當(dāng)前實(shí)際輸出 y(k)出發(fā)且向設(shè)定值 w平滑過渡的一條參考軌跡規(guī) 定的。 通常 ,參考軌跡采用從當(dāng)前時(shí)刻實(shí)際輸出 y(k)出發(fā)的一階指數(shù)形式： 第 5章 模型預(yù)測控制 滾動(dòng)優(yōu)
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