化工仪表及自动化 (33).ppt

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1、第八章 新 型 控 制 系 统第 二 节 预 测 控 制预测控制20世纪70年代未开始出现的一种基于模型的计算机控制算法。预测控制11978年Richalet提出的模型预测启发式算法。完整地给出这一算法，也给出工业应用的实例。预测控制算法在工业过程控制上的成功应用。一类特定的计算机控制算法的总称。模型预测启发式算法2预测控制系统3预测控制算法4预测控制5最有代表性的预测控制算法是一种基于模型的预测控制算法。6这种算法的基本思想是先预测后控制：利用模型预测对象未来的输出状态；以某种优化指标来计算出当前应施加于过程的控制作用。7目前有代表性的预测控制系统:模型算法控制（MAC,Model Algo

2、rithmic Control）动态矩阵控制（DMC,Dynamic Matrix Control）广义预测控制（GPC,Generalized Predictive Control）预测控制的基本结构 预测控制的基本结构预测模型反馈校正滚动优化参考轨迹预测模型具有预测功能，根据系统的现时刻的控制输入以及过程的历史信息，预测过程输出的未来值。在预测控制中各种不同算法，采用不同类型的预测模型。控制(MAC)采用的是系统的单位脉冲响应曲线。动态矩阵控制（DMC）采用的是系统的阶跃响应曲线。相互转换非参数模型预测模型具有展示过程未来动态行为的功能。任意地给出未来控制策略，观察过程不同控制策略下的输出

3、变化。为比较这些控制策略的优劣提供了基础。反馈校正在预测控制中，采用预测模型进行过程输出值的预估只是一种理想化的方式。不确定性如模型失配、时变、非线性或其他干扰因素等。实际不相符对模型的预测值进行修正。模型施 加反馈校正的过程预测控制抗扰动克服系统不确定反馈信息闭环优化控制算法预测控制滚动优化性能指标过程未来的行为预测模型由未来的控制策略决定预 测 控 制优化控制算法通过某一性能指标的最优化来确定未来的控制作用预测控制中的优化：滚动式的有限时域优化策略滚动优化预 测 控 制 的 优 化 目 标随时间推移的，是滚动式的。在每一时刻都提出一个立足于该时刻的局部优化目标。优化过程是在线反复计算，在理

4、想情况下只能得到一个全局的次优解。失 配非线性其他干扰因素及时弥补减少偏差保持最优参考轨迹沿着一条所期望的、平缓的曲线达到设定值yr。通常称为参考轨迹。是设定值经过在线柔化后的产物。使急剧变化的信号转变为比较缓慢变化的信号。一阶指数参考轨迹预测控制的特点及其应用特 点预测控制优于PID控制lPID控制是根据过程的当前的和过去的测量值和设定值的偏差来确定当前的控制输入。l预测控制还能预测模型来预估过程未来的偏差值。控制方式上预测控制1l预测控制的预测和优化模式是对传统最优控制的修正，它使建模简化，并考虑了不确定性及其他复杂性因素。原理2预测控制的特点及其应用特 点l以上特点使预测控制更加符合工业过程的实际要求，是控制或现代控制理论无法比拟的。预测控制对数学模型要求不高且模型的形式多样化3较强的抗扰动能力纯滞后的过程良好的跟踪性能较强的鲁棒性l预测控制在工业中得到广泛重视和应用。预测控制的特点及其应用以预测控制为核心思想的先进控制商品化软件包。软件价格过于昂贵，且核心技术是保密的。通过“八五”“九五”国家重点科技攻关等，在先进控制与优化控制方面积累了许多经验。应 用先进的控制软件为企业带来的可观的经济效益。成功应用实例亦不少，部分成果已逐渐形成商品化软件。中 国国 外