燕山大学：《微机控制技术》第十二章 预测控制

机控制技 12章·预测控制 第十二章预测控制 121预测控制的特点 其它控制算法的缺点: 1)依赖精确数学模型 2)被控对象参数时变 3)系统近似忽略误差过大(非线性→线性 4)算法繁琐,实现困难 预测控制的主要分类:模型算法控制、动态矩阵控制、广义预测控制 名称 提出提出者 采用模型 特点 年代 MAC,模型1978 J. Richalet单位脉冲响应序列 适应于开环稳 算法控制 定系统 DMC,动态1980CRCu山ter单位阶跃响应序列 适应于开环稳 矩阵控制 定系统 GPC广义预1987 DWClarke CARIMA被控自回归积分滑动平开环不稳定系 测控制 模 统也可以控 预测控制的基本思想:预测模型、滚动优化、反馈校正 122模型算法控制 预测控制原理 在线优化L06 受控过程 +k) xk]k 模型输出 反馈校正 模型输出预测

微机控制技术·第 12 章·预测控制 1 第十二章 预测控制 12.1 预测控制的特点 其它控制算法的缺点： 1）依赖精确数学模型 2）被控对象参数时变 3）系统近似忽略误差过大（非线性→线性） 4）算法繁琐，实现困难 预测控制的主要分类：模型算法控制、动态矩阵控制、广义预测控制 名称 提 出 年代 提出者 采用模型 特点 MAC, 模 型 算法控制 1978 J.Richalet 单位脉冲响应序列 适应于 开环稳 定系统 DMC, 动 态 矩阵控制 1980 C.R.Culter 单位阶跃响应序列 适应于 开环稳 定系统 GPC,广义预 测控制 1987 D.W.Clarke CARIMA 被控自回归积分滑动平 均模型 开环不 稳定系 统也可以控制 预测控制的基本思想：预测模型、滚动优化、反馈校正 12.2 模型算法控制 预测控制原理 模型输出预测

机控制技术·第12章·预测控制 当前 过去 末来 v,(tk v,(+ k v(k-D) 预测时域 a1(k+/) u(k-D 控制时域 MAC的预测模型:系统的单位脉冲响应如图所示,可写为 yM=gM*(k-1) g182 系统的离散脉冲响应示意图 参考轨迹模型|yr 优化算法 对象 模型 ( k yP预测 + 模型算法控制原理示意图 122动态矩阵控制 基于被控对象的单位阶跃响应适用于渐近稳定的线性对象 根据输入控制增量预测输出的示意图

微机控制技术·第 12 章·预测控制 2 MAC 的预测模型：系统的单位脉冲响应如图所示, 可写为 y g u(k 1) T M = M  − 12.2 动态矩阵控制 基于被控对象的单位阶跃响应适用于渐近稳定的线性对象 根据输入控制增量预测输出的示意图

微机控制技 12章·预测控制 k+2k+3 A+P 动态矩阵控制的优化策略示意图 动态矩阵控制的优化策略示意图 w+1)w+2) +1) DMC在线计算程序流程图

微机控制技术·第 12 章·预测控制 3 动态矩阵控制的优化策略示意图 DMC 在线计算程序流程图

微机控制技术·第12章·预测控制 入口 检测实际输出y,并计算误差 预测值校正 i=1,2,,N 移位设置该时刻预测初值 1,2,,N-1 计算控制增量 ∑d(w-5( 计算控制量并输出 +△ 计算输出预埴值 ta, Au- i=1,2,.N 返回

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