网络化动态矩阵控制及在倒立摆控制中的应用

针对不确定有界长时延网络控制系统,研究动态矩阵控制(DMC)算法及其稳定性问题。首先基于多输入多输出状态空间模型,推导针对长时延网络化控制系统的DMC算法;然后,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出闭环控制系统渐近稳定的充分条件;最后,通过对倒立摆的实时控制验证笔者算法的有效性。     

动态矩阵控制在非自衡系统中的应用

动态矩阵控制(Dynamic Matrix Contiol,简称DMC)算法是以对象的离散脉冲系数模型为基础的,过去的DMC算法只能适用于自衡系统.本文研究了DMC算法在非自衡系统中的推广应用.推导出一个既适用于非自衡系统,又适用于自衡系统的改进DMC算法.作者通过计算机数字仿真和在实验室液位系统上的实时计算机控制证实了此改进DMC算法的正确性和实用性.     

一种在线辨识扰动模型的MPC控制器及其在溶剂脱水塔装置中的应用

提出一种滚动时域伪线性回归（MHPLR）算法,不仅降低了算法对检测噪声的敏感程度,而且无须在线求解优化命题,计算负担小。利用MHPLR在线估计一个时间序列模型来描述DMC控制系统不可测扰动的动态特性。将对扰动的预报应用到DMC算法当中,以改善因原误差校正策略而导致的抗扰性能不佳的情况,并以状态空间形式给出了改进后DMC算法的表达式。将改进的DMC控制器应用到某公司的PTA溶剂脱水塔装置上,提升了控制品质,稳定了生产并降低了酸耗。算法的有效性得到了验证。     

基于DMC-PID控制的催化剂温控系统设计

通过对动态矩阵控制(DMC)算法和传统PID控制的分析,提出一个基于DMC-PID串级控制的催化剂温控系统。仿真结果表明:DMC-PID控制效果优于PID-PID控制;电流副回路采用PID控制,能够快速有效调节电流进而控制燃烧炉内温度;温度主回路采用DMC控制,克服了传统温控系统存在的超调量大、时延及滞后性等问题,避免了多种不可测扰动的影响。     

基于动态矩阵控制的比值控制新算法

在Hagglund的调和比值控制（Blend Station）算法的基础上,提出一种基于动态矩阵控制（DynamicMatrix Control,DMC）的比值控制新算法。给出该算法的详细推导过程,并通过多个仿真实例将该算法的控制效果与固定比值控制、基于PI的自适应比值控制效果进行比较,仿真结果证实了该算法的有效性。     

基于模型预测控制的反应再生工艺控制实现

介绍了先进控制系统中的模型预测控制技术。具体阐述了模型预测控制中的动态矩阵控制算法（DMC）,包括预测模型,滚动优化,反馈校正。并以炼油厂催化裂化装置的反应再生工艺为例,分析了反应再生工艺控制的多变量、多耦合特性,指出了控制的难点。最后,采用动态矩阵控制算法对反应再生工艺的一再、二再温度进行了优化控制,最终实现了控制目标。     

基于模型预测控制的反应再生工艺控制实现

介绍了先进控制系统中的模型预测控制技术。具体阐述了模型预测控制中的动态矩阵控制算法（DMC）,包括预测模型、滚动优化、反馈校正。以炼油厂催化裂化装氍的反应再生工艺为例,分析了反应再生工艺控制的多变量、多耦合特性,指出了控制的难点。最后,采用动态矩阵控制算法对反应再生工艺的一再、二再温度进行了优化控制,最终实现了控制目标。     

基于TrueTime的网络化交流伺服系统仿真研究

用MATLAB的SIMULINK以及TrueTime工具箱建立以永磁同步电机（PMSM）为控制对象的网络化交流伺服系统的仿真模型．其中PMSM采用基于SVPWM的矢量控制策略,通过改变伺服系统中的网络参数研究不同网络时延及数据丢包对系统的影响．     

基于改进回声状态网络的游离氧化钙预测控制

在非线性时延水泥烧成系统中,针对传统预测控制方法调节时间长、控制精度不高的问题,提出一种改进的在线型回声状态网络预测控制模型。首先将带有L1范数约束项的递归最小二乘法与回声状态网络相结合构建在线型预测模型,解决传统预测控制模型辨识精度较低、无法进行实时预测的问题;然后基于改进的回声状态网络预测模型,构建预测控制模型结构,并采用具有全局优化能力的粒子群算法进行滚动优化,保证实际输出量快速、准确、平稳地跟随被控量的设定值;最后利用改进的预测控制模型对水泥烧成系统中的游离氧化钙含量进行预测控制仿真实验,结果表明改进的预测控制模型具有良好的性能和应用前景。     

具有随机时延和丢包的网络化离散系统的动态输出反馈H_∞控制

针对前向通道和反馈通道均存在随机时延和丢包现象的网络控制系统(NCSs),研究了关于离散时域下鲁棒H∞控制器的设计问题。采用伯努利分布描述随机时延和丢包现象,将闭环NCSs建模为随机参数系统。根据Lyapunov稳定性理论和增广状态空间法,得到闭环NCSs均方指数稳定的H∞性能判据;利用LMI技术和锥补线性化算法,给出动态输出反馈控制器的设计方法。最后,把这种方法应用于搅拌斧反应器中,仿真验证了所提控制器设计方法的有效性。     

Characteristic equations and robust stability of a simplified predictive control algorithm

In predictive control, control calculations are done such that the difference between the desired and the predicted response of the process is minimized. The number of points on the prediction horizon at which the error is minimized and the number of future control moves considered affect the on-line computational effort involved in the solution of the constrained optimization problem. Earlier papers have shown that the control performance obtained using the DMC algorithm can also be obtained by using a simplified algorithm where the error is minimized at one point and one future control move is calculated. Because of its computational advantages, the simplified algorithm is analyzed further in this paper. Its transfer function is compared with the transfer function of the DMC algorithm. Characteristic equations to select tuning parameters are presented. The paper also compares the robust stability of the simplified and the DMC algorithms on SISO and MIMO process models. The results provide additional support to the viability of the simplified algorithm and thus indicate that it is possible for some processes to benefit from predictive control with only modest computational resources.     

Parametric and nonparametric model based control of a packed distillation column

Parametric and nonparametric model based control systems were applied to control the overhead temperature of a packed distillation column separating methanol–water mixture. Experimental and theoretical studies have been done to observe the efficiency and performance of both control systems. Generalized predictive control (GPC) system based on a parametric model has been tried to keep the overhead temperature at the desired set point. First, a parametric model which is controlled auto regressive integrated moving average (CARIMA) was developed and then the parameters of this model were identified by applying pseudo random binary sequence (PRBS) and using Bierman algorithm. After that this model was used to design the GPC system. Tuning parameters of the GPC system have been calculated using the simulation program of the packed distillation column. Using the predicted parameters, experimental and theoretical GPC systems were found very effective in controlling the overhead temperature. Dynamic matrix control (DMC) system based on a nonparametric model has been used to track the overhead temperature of the packed distillation column. For this purpose, a nonparametric model known as the dynamic matrix was determined using the reaction curve method. A step change in heat input to the reboiler was applied to the manipulated variable and the temperature of the overhead product was observed. After that, the dynamic matrix was used to design the DMC system. Several calculations have been done to define the DMC control parameters. The best values of the tuning parameter were used to realize the DMC system for controlling the overhead temperature experimentally and theoretically. In the presence of some disturbances, the DMC system gives oscillation and offset in experimental studies.     

阶梯式多变量DMC分散优化算法及工程化实现

提出基于状态空间模型的阶梯式多变量动态矩阵控制分散优化算法,使计算量大大减少,并在自行研制的先进控制平台上,实现了这种算法.该算法的工程化实现方法,使用户可以方便地构建自动控制系统并实施多变量动态矩阵控制.对双容水箱的控制实验表明,该控制算法对具有多变量、时滞、耦合和不确定性的复杂对象,具有良好的控制效果.     

网络控制系统中基于PID的死区反馈调度方法

在网络控制系统中,网络负载的加重会使网络资源稀缺,并导致各个子系统控制性能变差．为了改善整个系统的控制品质（QoC）,提出了基于PID死区反馈调度方法,在该方法中,各节点优先级和死区节点是根据每个节点的当前控制品质动态分配和选择的,死区节点上死区范围大小采用PID调节,使得时限错过率稳定在优化的范围之内。仿真结果表明,在网络资源紧缺时,该方法能提高整个系统的控制品质。此外,该算法耗时较少,能满足实际应用中实时性和简便性的要求。     

基于RBF神经网络陶瓷窑炉温度动态矩阵控制

陶瓷窑炉普遍具有纯滞后、大惯性、非线性、时变复杂等特点,其精确数学模型往往很难获取。针对这类系统,本文采用RBF神经网络建立被控对象模型,避免了常规控制算法建立对象精确数学模型的困难。应用动态矩阵预测算法实现对被控系统的预测控制。该控制方法具有很好的动、静态性能和强鲁棒性。以陶瓷窑炉温度为对象,与PID控制进行了比较;仿真结果证明了所提控制方法的有效性。     

一种递推式变采样周期网络控制系统调度算法

针对采样周期的变化对网络控制性能的影响,综合考虑了网络的传输误差以及传输时延等因素,对网络控制系统进行了数学建模分析,提出一种递推式变采样周期在线动态调度算法.以误差泛函积分评价指标IAE来衡量控制回路的QoC.运用Matlab/Simulink中True-time工具箱构建网络控制系统仿真平台并进行仿真,结果表明该调...     

电厂直接空冷系统汽轮机背压的控制方法

针对传统PID对直接空冷系统背压控制效果差的问题,提出一种基于动态矩阵控制算法的直接空冷系统汽轮机背压控制方法。根据动态矩阵控制算法建立了背压控制器模型,并将它与PID控制的背压控制效果进行了仿真对比,结果表明:与传统PID控制相比,动态矩阵控制算法的响应更快、更稳定。     

网络控制系统与网络化串级控制系统的统一建模

基于智能化的现场设备提出广义对象和广义控制器的概念,广义对象包括被控对象、传感器以及发送传感信息的网络,广义控制器包括控制器以及发送控制信息的网络。执行器和被控对象直接连接,直接接收广义控制器的控制指令,广义控制器直接接收广义对象发送过来的传感信息。不同结构形式的网络控制系统和网络化串级控制系统都可看作是广义对象、广义控制器和执行器的组合。同时考虑了网络诱导时延和数据包丢失,采用增广状态向量法在离散时间域分别建立了它们的统一模型,为系统进一步的分析和综合奠定了坚实的基础。