计算机控制理论第十三章.pptx

Chapter 13 Predictive control;13.1 概述 一、发展过程 面对实际工业生产过程的特点，寻求对模型要求低，在线计算简易，控制品质优良的控制算法。 60年代：萌发MAC思想（法国） 78年：模型预测启发控制MPHC(J.Richalet) ;80年代初: 动态矩阵控制DMC 预测控制PC 输出预测算法控制OPAC 输出预测最少拍控制OPDBC 广义预测控制GPC 扩展时域预测自适应控制EPSAC 扩展时域自适应控制EHAC 推理控制IC 内模控制IMC;二、预测控制的分类 1．基于非参数模型的预测控制型： 脉冲响应模型 阶跃响应模型 主要算法：MPHC、 MAC、DMC 2．基于参数节省模型的预测控制型： 受控自回归滑动平均（CARMA）模型 受控自回归积分滑动平均（CARIMA）模型 主要算法：GPC、EPSAC、EHAC; 3. 从结构设计出发所产生的预测控制 IC、IMC 4．其它预测控制 双线性系统预测控制：BSPC 神经网络遗传算法预测控制;三、预测控制的基本算法原理 模型预测启发控制的三要素： · 内部模型 · 参考轨迹 · 控制算法 ;1．内部模型 脉冲响应 预测模型：;2．参考轨迹;3．控制算法 确定一组M个控制变量（或控制增量） 使在未来 时刻的预测输出 与期望输出 方差为极小。即： ;四、预测控制的方法机理 ·预测模型 ·滚动优化 ·反馈校正 ;13.2 模型算法控制(Model Algorithm Control);1. 内部模型（表达与预测） 真实模型： (1) 内部模型： （2） ;2. 参考轨迹 （3） 3. 最优化控制准则和最优化控制策略 （4） ;（1）开环控制 …… ? ;当P=1时： （6） 静差分析： 稳态时有 而： 静差： (7);(2) 闭环控制 ; 一步预测，即时校正法 其中 ;这时即使 ，可以证明 据（8）式： 一步预测的闭环模??算法控制流程图如下页： ;初始准备 控制量设定 误差设定 实际输出值测量;实际输出值测量y(k);4．有纯滞后对象的控制算法修正 对象有纯滞后时 这时如果： 不再有效 必须对算法进行修正 ;将 记为 ，则 (9) 由此可得： (10) ;13.3 动态矩阵控制（Dynamic Matrix Control） 1.??? 预测模型 阶跃响应;假设在 时刻，控制量不再变化，未来输出为： 那么，在控制增量 作用后系统的输出为 其中 ; 在 时刻，预测在控制增量 …， 作用下系统在未来P个时刻的输出： 式中： ;;;1.?最优控制规律