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工业过程的预测控制与PID控制研究

作　者: 吴胜
导　师: 张日东
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 预测控制 PID控制非自衡对象转移矩阵误差校正
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
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内容摘要

预测控制作为一类极具前景的先进控制算法自从提出以来便得到了广泛的应用，在处理带时滞、耦合等特性的对象上，预测控制的性能要比传统的PID控制好很多，但是受到成本、硬件等约束，预测控制的应用并没有传统PID控制那么广泛。动态矩阵控制作为预测控制中应用最为广泛的一种算法，仅适用于渐近稳定的对象。在实际的工业过程中存在着许多非自衡对象，传统的动态矩阵控制算法在处理这类对象时会因为模型截断而造成预测误差，从而导致控制器失效。针对上述问题，本文做了两个方面的研究工作：一是对传统的动态矩阵控制算法进行改进，得到一种适用于非自衡对象的动态矩阵控制算法。该方法首先通过引入新的转移矩阵去避免动态矩阵控制算法应用于非自衡对象时的预测误差，然后通过提出新的误差校正方法来完善非自衡对象的动态矩阵控制问题，最后通过对非自衡对象的控制仿真验证了算法的有效性；二是结合预测控制与传统PID控制的优点，将PID控制器的控制律结构引入预测控制中，最终得到了一种新的PID控制器，该PID控制器既有预测控制的良好性能又有传统PID控制器的简单结构，并通过对焦化装置对象的控制仿真验证了新的PID控制器的有效性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 PID 控制以及预测控制研究现状  9-11
    1.1.1 PID 控制研究现状  9-10
    1.1.2 预测控制研究现状  10-11
  1.2 本文研究的背景  11-13
  1.3 本文内容安排  13-14
第2章基本的 PID 控制算法和预测控制算法  14-25
  2.1 基本的 PID 控制算法  14-16
  2.2 传统的 PID 调节方法  16-17
    2.2.1 Ziegler-Nichols 方法  16
    2.2.2 Cohen-Coon 方法  16-17
    2.2.3 内模控制整定法  17
    2.2.4 Tyreus-Luyben 方法  17
  2.3 基本的预测控制算法  17-23
    2.3.1 动态矩阵控制  17-20
    2.3.2 动态矩阵控制的参数调节  20-21
    2.3.3 预测函数控制  21-23
    2.3.4 预测函数控制的参数调节  23
  2.4 本章小结  23-25
第3章非自衡对象的动态矩阵控制  25-32
  3.1 传统的移位矩阵  25-26
  3.2 改进的移位矩阵  26
  3.3 模型长度的选择  26
  3.4 新的误差校正方法  26-27
  3.5 控制律  27
  3.6 稳定性分析  27-30
  3.7 仿真研究  30-31
  3.8 本章小结  31-32
第4章基于预测函数控制优化的 PID 控制  32-48
  4.1 PFC 优化的 PID 控制  32-34
  4.2 仿真研究  34-47
    4.2.1 分馏塔液位的控制  38-44
    4.2.2 焦化炉炉膛压力的控制  44-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章基于动态矩阵控制优化的 PID 控制  48-55
  5.1 DMC 优化的 PID 控制  48-51
  5.2 焦化炉炉膛温度的控制仿真  51-54
  5.3 本章小结  54-55
第6章总结与展望  55-57
  6.1 论文研究工作总结  55
  6.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-64
附录  64

工业过程的预测控制与PID控制研究

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