改进型的动态矩阵控制及其闭环极点配置

动态矩阵控制(DMC)是一种以离散卷积模型为基础的预测控制技术.近十几年以来,它已经在解决工业过程控制问题中取得了巨大的成功。本文在分析了传统的DMC基础之上,提出了一种新的改进型的动态矩阵控制(MDMC),並研究了极点配置方法在MDMC系统设计中的应用,仿真结果说明这种设计方法是有效的。     

一种改进型动态矩阵控制在水箱液位系统中的应用

针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了在一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)和分数阶PID (FOPID)控制相结合的新型模型预测控算法(MFOPID-DMC),以改善控制品质;用李雅普诺夫第二方法证明该算法的稳定性;将该算法应用在三容水箱液位控制系统,并与FOPID和DMC控制效果进行对比;仿真结果表明,该算法克服了FOPID超调大和DMC动态响应慢的不足,是一种鲁棒性较强、控制精度高的控制策略,较好地解决了三容水箱液位控制系统的耦合性、难以建立数学模型等问题.     

基于多模型的动态矩阵控制

针对动态特性随工况而变化的复杂工业过程,本文提出一种基于多模型的动态矩阵控制。根据被控对象参数的变化范围建立多个模型,同时建立以模型输出误差为变量的具有积分特点的指标切换函数。在每一采样时刻根据指标函数与实际对象最接近的模型,并将基于此模型的控制器切换为当前控制器。仿真结果表明对多工况的控制令人满意。     

温度系统的智能动态矩阵控制

本文对动态矩阵控制算法进行了研究，对于存在较大模型失与或干扰的系统给出了智能动态矩阵算法，即在线识别动态控制曲线，根据上升时间和超调量自动调节矩阵的预测时域长度和反馈校正系数，该算法成功地应用于具有慢时变，弱非线性的ＷＫ－Ｉ温度控制实验系统，证明其易于工业控制并行有效。     

不稳定对象的动态矩阵控制

1引言70年代中期发展起来的各种预测控制算法，如动态矩阵控制（DMC）［‘1，模型算法控制（MAC）［’j等，由于采用了简易的建模方式，以滚动优化和在线误差校正保证了优良的控制性能和对参数、环境变化的强鲁棒性，已在工业过程中获得了广泛应用。因为这些算法是基于线性对象的有限阶跃或脉冲响应等非参数模型，所以它们只适用于渐近稳定的线性对象，不能直接用于带积分环节的非自衡系统和不稳定的被控对象［”‘j与非参数模型相反，Clarke［’j等提出的基于CARIMA模型的广义预测控制（GPC）算法，结合了辨识和自校正机制。据说能…     

造纸机的多变量动态矩阵控制

本文介绍了多变量动态矩阵在纸机生产过程中的运用。针对造纸机模型的特点，把动态矩阵算法引入到纸机控制中去，实验表明，这种算法在线计算量小、跟踪速度快、抑制扰动能力强、租定性好。对于纸机定量和水分这个双耦合回路具有较好的控制效果。     

麦汁冷却过程的动态矩阵控制

针对啤酒糖化中的麦汁冷却过程随负荷工况变化而表现出来的参数不确定性，运用动态控制矩阵理论设计控制器，并在自行研制的AUTO-2000集散型控制系统中实现，实验结果表明，该控制器的补偿效果优于PID控制。     

工业生产过程中的切换动态矩阵控制

工业生产中某些过程对象的特性会随着操作区域的改变而发生较大的变化,目前,这类系统的有效控制问题仍然没有得到很好地解决.本文提出采用线性切换系统状态方程对过程进行描述,同时定义了离散切换律变量和切换模式变量.基于模型预测控制思想,推导出了一种有效的切换动态矩阵控制算法,其显著的特点在于考虑了对象特性发生变化时对预测控制输出产生的影响,从而有效地减小了控制扰动,能够获得较好的控制效果和较强的鲁棒性.为了验证控制算法,在TE(Tennessee Eastman process)过程的汽液分离器液位控制系统上进行了仿真实验,得到了比串级PID控制更满意的结果.     

非自衡系统的动态矩阵控制

针对非自衡对象,提出了一种简便的改进ＤＭＣ算法,它克服了现有算法中不能消除输入阶跃扰动所引起的控制余差的局限性。     

有约束多变量动态矩阵控制算法

针对我变量有约束动态矩阵控制问题,以输出预测值与未来参考轧迹序列误差的绝对值之和作为性能指标,通过线性化处理使其转化为目的的规划问题,从而使在线滚动优化非常容易,并可充分利用全部操作变量优化系统的动态性能。当约束遭到振动短暂破坏时,不会象线性规划那样终止计算,而是继续向参考轧迹逼近,在有限时域内达到设定值。仿真实例验证了该算法的有效性。     

一种新型的动态矩阵控制算法及仿真研究

动态矩阵控制(DMC)中顺序开环控制增量的计算涉及到矩阵的求逆运算,计算量很大,不利于微处理机的在线应用。为减少运算量,使微机编程实现方便,并保持系统优良的控制性能和较强的鲁棒性,在深入理解动态矩阵控制算法的基础上引入了控制增量的期望衰减因子,以期望控制增量在控制时域长度内逐步接近于零。这一思想使得矩阵求逆运算成为数的求逆(倒数)运算,运算量大为减少,运算速度大大提高。基于这一思想提出两种设计方案,并通过计算机仿真研究,证实了算法的有效性。     

多变量动态矩阵控制算法研究

研究精馏塔的优化控制问题,由于PID控制精度差,多变量解耦控制理想完全解耦难以实现,预测控制存在模型失配,参数与工程指标联系不紧密的缺点,提出基于PID的多变量动态矩阵控制(DMC)策略.通过在DMC性能指标中引入预测输出误差项,利用PID指标改变传统DMC优化过程.上述算法兼具预测控制的解耦特性与PID控制参数工程意义明确的特点,加快了Shell原油精馏塔响应速度,消除了产品干点在设定值附近振荡,减少一个产品干点改变致使另一产品干点波动的现象.同时改进算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现.     

DMC鲁棒稳定性分析

以脉冲响应模型(FIR)描述系统,采用脉冲响应系数误差平方和的形式定义了模型的不确定性,分析得到了基于脉冲响应模型的动态矩阵控制(DMC)算法的闭环系统,在此基础上,推导得出了DMC闭环系统的鲁棒稳定性条件.     

一种针对延迟的时间标记动态矩阵控制

由网络引入的通信延迟能导致系统性能退化甚至不稳定，针对这种网络控制系统中的延迟，引入时间标记的动态矩阵控制算法（TSDMC），建立随同时间标记的通信延迟模型。通过时间标记测量网络延迟，在线校正系统的阶跃响应系数和控制系数．并给出了算法的推导过程。根据仿真的确认，这种新的算法能得到比传统动态矩阵控制算法更好的控制性能，改进了网络控制系统可靠性。     

基于小波去噪的动态矩阵控制研究

为了消去动态矩阵控制（DMC）中系统输出所含的测量噪声，本文提出对一定长度的输出数据序列进行多层小波（尺度）分解，根据Stein无偏风险估计（SURE）法在每一层确定一个阈值，并用软阈值法对高频小波系数进行处理，然后将处理后的各层小波系数与尺度变换系数相加，重构出去噪后的当前时刻系统输出值．理论分析和实验都表明该方法在DMC中有效减小了静差，改善了控制精度．     

SISO动态矩阵控制的鲁棒稳定性条件

定量分析了单输入单输出(SISO)动态矩阵控制系统的鲁棒稳定条件,采用脉冲响应模型簇来描述被控过程的不确定性,并讨论了基于脉冲响应模型(FIR)的动态矩阵控制(DMC)算法;在此基础上,推导了DMC闭环系统的鲁棒稳定条件.     

一种改进自校正动态矩阵控制算法

提出了一种适用于过阻尼对象的自校正动态矩阵控制的改进算法。改进算法采用一种最小化模型描述对象阶跃响应。给出了输出预测值的递推算式。改进算法大大减少了在线辨识参数及ＤＭＣ的在线计算量，显著提高了自校正ＤＭＣ的实时性。