文档介绍：预测控制 2017-2-15 By Zhaona Chen 2第三章预测控制 引言 预测控制算法的方法机理 典型的预测控制算法 预测控制的特点及其工业应用 2017-2-15 By Zhaona Chen 引言 50年代发展起来的基于状态空间方法的现代控制理论, 已经成功地应用于空间技术等领域。但是它在工业过程中的应用却非常有限,其主要原因有如下: (1)工业过程(如炼油,化工)中所涉及的对象往往是相互关联的多输入多输出的高维复杂系统,并且有的其内部机理不是很清楚,难以建立精确的数学模型, 而没有精确的的数学模型作为前提,现代控制理论很难应用。(2) 以上工业对象及其所处的环境又多具有较大的不确定性,由于这些不确定性的存在,使得在依照理想模型综合出的最优控制在实际运行中并不能保持最优,但人们则希望控制系统即使在不确定影响下,仍能保持良好的性能,即具有良好的鲁棒性。(3)控制算法必须简单,能满足实时性的要求,同时对计算机的要求不能过高,这样实施手段较经济。而现代控制理论的许多算法往往过于复杂,难以用低性能的计算机实现。这些实际的原因,阻碍了现代控制理论在复杂工业过程控制中的应用。因此,从工业过程特点出发,寻求能发挥计算机的计算能力, 又不过分依赖精确数学模型,且有较好控制品质的控制方法。 2017-2-15 By Zhaona Chen 70年代发展起来的预测控制就是上述思想的体现。预测控制算法是一类特定的计算机控制算法的总称,最早起源于法美等国的过程控制领域,如法国人 Richalet 提出并应用的模型算法控制( MAC )和美国人 Cutler 提出的动态矩阵控制( DMC ), 都是这一类具有过程控制特点的计算机控制方法。这两种控制算法在工业过程控制中都获得了成功的应用。从而预测控制及其应用的研究引起了工业控制界的关注,于是各种预测控制算法相继出现,在许多领域中应用。 2017-2-15 By Zhaona Chen 7近年来,预测控制及其应用的专题成为特别吸引人的专题讨论之一,特别是过程控制界已经把预测控制作为当前过程控制的发展方向之一, 取得了不少进展。 2017-2-15 By Zhaona Chen 8 预测控制算法的方法机理目前出现的各种各类预测控制算法,虽然在表现形式上各不相同,但都具有某些共同点。都遵寻预测控制的三条基本原理: 预测模型滚动优化和反馈校正。 2017-2-15 By Zhaona Chen 9 1 预测模型预测模型:在预测控制中需要一个描述系统动态行为的基础模型,称为预测模型。这个预测模型具有预测的功能,即能够根据系统的历史信息和未来输出,预测其未来输出值。工业过程控制领域中早期的预测控制算法 MAC , DMC 等把脉冲响应或阶跃响应模型作为预测模型,因为这类非参数模型在实际工业系统中容易得到。但是这并不意味着预测控制一定要用脉冲响应或阶跃响应作为预测模型。 Reid 提出的模型预测控制( MPC )应用的是状态方程模型, Defaye 等提出的预测控制算法应用的是差分方程。因此,从方法的角度讲,只要是具有预测功能的模型,不论是什么样的表现形式都可以作为预测模型。