电热连续结晶机多变量预测控制算法研究

论文摘要

多变量模型预测控制产生于20世纪70年代工业过程控制领域,经过30多年的发展,已经成为当今最受欢迎的先进控制算法并在实际工业应用中取得了丰硕的成果。电热连续结晶机自从投产以来至今仍然依靠人工操作和控制的半机械化态,导致产品的产量和质量的不稳定。电热连续结晶机的各段喷水量是影响槽内温度梯度的重要因素,而温度梯度保持在一定的范围又是保证产品质量的前提和关键。如果单纯的依靠工人的现场经验来调节喷水量势必导致自动化水平低下,生产效率不高,而且会造成能源消耗的增加。因此,本论文开展了基于动态矩阵控制(DMC)算法的电热连续结晶机温度梯度多变量模型预测控制研究。论文首先简述了多变量预测控制发展与应用,并分析了电热连续结晶机的工作机理和动态特性；在已经获得的电热连续结晶机的动态机理数学模型的基础上,进行了飞升曲线获取的试验,依次获得了结晶机各段温度的传递函数,进而得到了多变量预测控制中所需的预测模型(动态矩阵控制的传递函数矩阵)；最后重点进行了电热连续结晶的多变量模型控制算法研究,并采用MATLAB7.8作为开发环境,对所研究的多变量模型预测控制算法进行了仿真研究,结果表明对电热连续结晶机实施预测控制的效果是令人满意的。本论文的研究具有一定的实用性,可对今后实现电热连续结晶机的自动化奠定一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 课题的研究内容
• 第二章 电热连续结晶机预测控制总体方案
• 2.1 电热连续结晶简介
• 2.1.1 电热连续结晶机的工作机理
• 2.1.2 电热连续结晶机的基本结构
• 2.2 电热连续结晶机的特性分析
• 2.3 基于DMC的电热连续结晶机多变量预测控制方案
• 第三章 电热连续结晶机预测模型的获取
• 3.1 电热连续结晶机的预测模型获取方案
• 3.2 电热连续结晶机各段温度的传递函数确定
• 第四章 电热连续结晶机多变量预测算法实现
• 4.1 多变量动态矩阵控制基本原理
• 4.1.1 预测模型
• 4.1.2 滚动优化
• 4.1.3 反馈校正
• 4.2 动态矩阵控制参数选择
• 4.2.1 控制时域M的选择
• 4.2.2 预测时域P的选择
• 4.2.3 控制权矩阵
• 4.2.4 误差权矩阵
• 4.2.5 对象模型的长度
• 4.3 结晶机多变量动态矩阵控制算法实现与仿真研究
• 4.3.1 程序
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 课题研究内容总结
• 5.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文