【預測控制算法參數(shù)設計案例1400字】

預測控制算法參數(shù)設計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u23757預測控制算法參數(shù)設計案例綜述 1303831.1.1采樣周期和模型長度 1274801.1.2優(yōu)化時域和誤差權矩陣 1210241.1.3控制時域和控制權矩陣 2277611.2Smith預估補償算法基本原理 268341.2.1基本原理 373561.2.2性能分析 4預測控制可以讓設計者選擇優(yōu)化性能指標，因此參數(shù)對被控對象的影響很大，以下即為一般的設計整定步驟。采樣周期和模型長度對于采樣周期而言，必須滿足香農(nóng)采樣定理，在許多文獻中，不同的對象有不同的取值方法，常見的有：針對單容對象，即只包含一個存儲元件的被控對象，可取，這里是這個被控對象的慣性時間常數(shù)；針對振蕩對象，即該對象的仿真曲線存在上下的振蕩，可取，這里是從響應到穩(wěn)定的振蕩周期；針對滯后對象，即該對象響應前會有一段時間沒有變化，可取，這里是對象的純滯后時間。若想要更好的觀察到整體的曲線，后的階躍響應接近穩(wěn)態(tài)值，和會對程序的計算量造成較大影響，因此，通常情況下類似于流量、液位、溫度等情況下，大多在20~50之間。優(yōu)化時域和誤差權矩陣優(yōu)化時域指的是從時刻起未來多少步的輸出逼近期望值，誤差權矩陣指的是不同時刻輸出逼近期望值的重視程度[17]。在大多數(shù)情況下，的取值比較自由，只要能兼顧好穩(wěn)定性和快速性就好，但是取值在極端情況下，則會出現(xiàn)一些問題，比如太小，則其優(yōu)化的范圍很小，這樣對于后面大范圍的系統(tǒng)是不進行優(yōu)化的，這樣會造成后面的響應曲線誤差較大，不如優(yōu)化過的那部分，使其魯棒性變低，模型可能會失配，甚至不穩(wěn)定；太大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高了，但是快速性就會有所降低。所以，在穩(wěn)定性和快速性之間，需要尋找一個合適的值，不能過大或者過小，而且，當大于時，優(yōu)化也只包括的范圍，更多的范圍其實并沒有優(yōu)化效果，一般情況下，，且要包括大部分未穩(wěn)定前的響應曲線。一般情況下，誤差權矩陣系數(shù)取0或1，0為時滯或者反向部分，1為其他情況。然后選擇合適的值，保證在快速性和穩(wěn)定性之間兼顧，可根據(jù)實際仿真情況對其進行調(diào)整?？刂茣r域和控制權矩陣控制時域指的是未來控制量發(fā)生變化的數(shù)量，因為系統(tǒng)優(yōu)化是針對未來個時刻的輸出誤差，所以。因為用個優(yōu)化變量來實現(xiàn)個點的輸出優(yōu)化，若越小，其達到穩(wěn)定所需的時間越少，變化比較劇烈，但在實際工業(yè)中，系統(tǒng)變化的太過于劇烈并不一定合適，若越大，其達到穩(wěn)定所需的時間越長，動態(tài)響應較好，其越大，所產(chǎn)生的效果也會越來越不明顯。因此，一般來說，對單調(diào)動態(tài)特性的對象，取1~2，對于含振蕩的動態(tài)對象，取4~8?？刂茩嗑仃囀菫榱朔乐箍刂圃隽孔兓^于劇烈，一般情況下，控制權矩陣系數(shù)取很小的一個值就能滿足要求，開始取0，當系統(tǒng)快穩(wěn)定時，可適當增大，但是不要增的太大。Smith預估補償算法基本原理Smith預估補償算法是1957年史密斯提出的一種以模型為基礎的控制算法，它通過引入一個與被控對象并聯(lián)的預估器，對滯后時間進行補償，消除或者減弱純滯后因素的影響，從而提高系統(tǒng)的動態(tài)質(zhì)量。其原理框圖如下。圖2-3Smith預估補償原理框圖基本原理根據(jù)圖2-3，為PID控制器，為被控對象的傳遞函數(shù)，為Smith預估器的傳遞函數(shù)。未采用Smith預估器，控制器輸出和系統(tǒng)輸出之間的傳遞函數(shù)為(2.9)采用Smith預估器，反饋信號與之間的傳遞函數(shù)為(2.10)為使控制器輸出信號和反饋信號之間無延遲，即(2.11)可得出(2.12)整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為(2.13)(2.14)在系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程中，不在包含滯后環(huán)節(jié)，因此，Smith預估補償可以消除滯后環(huán)節(jié)對控制系統(tǒng)品質(zhì)的影響[19]。性能分析從理論上來說，Smith預估補償可以抵消純滯后環(huán)節(jié)所帶來的影響，但是在實際工業(yè)中很難辦到，因