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模型预测控制算法中PID动态的补偿方法研究

2020-12-06阅读(279)

模型预测控制算法中PID动态的补偿方法研究

论文摘要

在模型预测控制方案中引入PID串级控制结构,通过在底层采用常规PID控制,抑制进入系统的干扰,上层采用MPC,获得优良的跟踪性和鲁棒性。这种控制策略综合利用了预测控制的性能优点和串级控制的结构优点,在化工过程控制中得到广泛的应用。在实际应用中会出现仅仅由于PID控制器参数改变而引起的广义对象的变化,而被控对象并没有发生变化的模型失配情况。为避免耗时繁琐的阶跃测试和模型辨识过程而得到比较准确的广义对象模型,以便减少模型失配引起的控制效果降低的现象,成为MPC算法在工业应用中面临的一个实际问题。同时,由于底层PID控制回路的模型不易取得,无法更好地通过调节底层PID参数来改善上层MPC控制性能,阶跃测试的耗时繁琐程度限制了对底层PID参数调节的进一步考察。本文从模型预测控制的模型构造和动态矩阵运算出发,通过MPC-PID串级控制过程控制仿真研究,针对这一工业现实问题进行了研究。本文的主要内容和创新点如下:1.针对模型预测控制中出现的由于PID控制器参数改变而引起的广义对象模型失配的现象,提出一种PID动态的补偿方法。通过对已知的模型预测控制算法下的动态矩阵运算,得到PID参数改变后的广义对象模型,从而避免了对整个系统的重新辨识。仿真结果表明该方法能够得到PID参数改变后的较为精确的广义对象模型。2.利用IMC原理和DS法分别设计了设定值跟踪和扰动抑制两种不同设计目标下的PID控制器。针对MPC-PID串级控制的结构特点,重点分析了扰动抑制PID的作用,最后提出在MPC-PID串级控制中底层PID参数宜采用扰动抑制设计目标的结论。3.考察底层PID参数及PID控制系统的鲁棒性对上层MPC控制性能的影响。通过改变底层PID参数和PID控制系统的鲁棒性,记录上层MPC控制效果,最后给出了针对MPC-PID串级控制中底层PID参数选择的定性指导。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 模型预测控制的基本原理
  • 1.2.1 预测模型
  • 1.2.2 滚动优化
  • 1.2.3 反馈校正
  • 1.3 模型预测控制工业应用设计方法
  • 1.4 本文研究内容及结构安排
  • 第2章 MPC-PID串级控制
  • 2.1 引言
  • 2.2 MPC-PID串级控制
  • 2.3 基于内模控制（IMC）和直接综合（DS）方法的PID控制器设计
  • 2.3.1 基于内模控制（IMC）的设定值跟踪PID控制器设计
  • 2.3.2 直接综合（DS）方法的扰动抑制PID控制器设计
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 MPC算法中PID动态的补偿方法
  • 3.1 引言
  • 3.2 卷积与反卷积运算
  • 3.2.1 卷积的矩阵形式下的近似计算
  • 3.2.2 动态矩阵的逆矩阵与反卷积运算
  • 3.2.3 动态矩阵表示简单系统环节的各种关系
  • 3.3 MPC算法中的动态矩阵
  • 3.4 MPC算法中PID动态的补偿方法
  • 3.4.1 PID控制回路闭环转为开环时的PID动态的补偿
  • 3.4.2 PID控制回路开环转为闭环时的PID动态的补偿
  • 3.5 具体计算步骤
  • 3.5.1 PID控制回路闭环转为开环时的计算步骤
  • 3.5.2 PID控制回路开环转为闭环时的计算步骤
  • 3.6 关于PID动态的补偿方法的仿真研究
  • 3.6.1 PID动态的补偿方法仿真例子的介绍
  • 3.6.2 关于PID动态的补偿算法应用过程
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 PID参数对MPC-PID控制性能的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 底层控制同路PID控制器设计
  • 4.2.1 控制性能和鲁棒性指标
  • 4.2.2 设定值跟踪最优设计
  • 4.2.3 扰动抑制最优设计
  • 4.2.4 两种设计性能下的PID闭环控制性能的比较
  • 4.3 两种性能的PID参数对MPC-PID控制性能的影响
  • 4.4 PID参数对MPC-PID控制性能的影响
  • p对MPC-PID控制性能的影响'>4.4.1 比例系数Kp对MPC-PID控制性能的影响
  • i对MPC-PID控制性能的影响'>4.4.2 积分时间Ti对MPC-PID控制性能的影响
  • d对MPC-PID控制性能的影响'>4.4.3 微分时间Td对MPC-PID控制性能的影响
  • 4.5 不同鲁棒性下的PID控制系统对MPC-PID控制性能的影响
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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    • [7].金属冶炼余热锅炉汽包液位串级控制方法[J]. 世界有色金属 2018(14)
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    • [10].改进型锅炉主汽温控制系统[J]. 热电技术 2009(03)
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    • [12].模糊自适应PID串级控制在主汽温控制中的应用[J]. 电子设计工程 2018(22)
    • [13].采用DCS控制系统实现串级调节[J]. 当代化工 2011(09)
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    • [23].串级控制在聚乙烯装置温度控制中的应用[J]. 自动化与仪表 2018(07)
    • [24].模型预测控制在电厂过热汽温系统中的仿真研究[J]. 电力科学与工程 2010(10)
    • [25].基于继电反馈及模型参数的串级控制器设计[J]. 东北师大学报(自然科学版) 2018(01)
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