当一种新型的快速无超调预测控制器及其应用
一种新型的快速无超调预测控制器及其应用
1 引言
自动控制中的一个核心问题就是跟踪问题。往往我们事先能够知道需要达到的目标理想值,然后利用某种反馈控制规律使输出信号达到这一理想的设定值。在这一过程中,往往存在着快速性与无超调这一固有矛盾,即如果要求在规定时间内达到设定值,则可能会产生大的超调。而在实际过程中,如化工、冶金、建材等领域的过程控制,这两种性能指标都是产品质量所要求的,因而需要进行折衷。这将使产品难以达到非常高的质量。
广义预测控制(GPC)[1]近年来在工业过程中获得了广泛的应用,具有较强的鲁棒性。但是也存在着快速性与无超调性这一矛盾。其主要原因是:
(1)传统的预测控制只具有一种广义的积分结构,反馈的信号近似于输出值与设定值之间的误差信号。
(2)传统的预测控制是一种线性反馈控制律。
针对以上两点,我们设计了一种新型的快速无超调预测控制方法,一是在传统预测控制中加入了
广义的比例结构,以使其成为一种广义的比例积分型控制,反馈的信号既有误差信号的近似量,又有误差增量信号的近似量。二是在控制中增加非线性环节,其核心思想就是对于大误差信号与小误差信号采用不同的处理手段,在大误差时只加入比例作用以实现其快速性,而在小误差时再加入积分作用,以实现其无超调跟踪。
最后,在石油钻杆对焊热处理退火过程中的仿真研究验证了笔者所提出的方法的有效性。
2 快速无超调型预测控制器的设计
2.1 PI型广义预测控制器(PIGPC)
用CRIMA模型描述一个具有非平稳噪声的过程
其中0α<1为柔化因子,yr(t)为当前设定值。
为了获得系统输出的向前j步最优预测,解如下两组丢番图方程
因此{hj}是系统的脉冲响应序列。
定义
由于W是跟踪的指令序列,而Y0是未来输入取零的输出预报序列,因此式(2—15)与常规的数字PI控制器
相比较,在表示形式上有类似缩短检测周期的结果,我们称之为广义的比例积分结构。
2.2 控制律的简化实现
可以把式(2—12)所表示的控制律进行简化。
定义
2.3 新型的快速无超调型预测控制器
对上述的比例积分型预测控制器,再加入如下非线性环节:
设e(t)=yr(t)-y(t),
当|e(t)|>C0时,只引入比例作用(即KI=0),
当|e(t)|C0时,再引入积分作用(即KI>0)。
这里C0为引入积分作用的阈值,需要根据系统的动态特性及控制性能的要求进行设计。
3 在钻杆对焊退火过程中的仿真研究
从工业现场采集数据,采用最小二乘但是法建立了钻杆热处理退火过程的数学模型:
(1-1.5074 q-1+0.5086 q-2)y(t)=(0.0869+0.1954q-1-0.0505q-2-0.1751q-3)u(t-1)
其中y表示钻杆的温度,取值范围为0~1000℃,u表示给钻杆加热的中频电源的加热功率,取值范围为0~100 kW。
采用新型的快速无超调预测控制器对数学模型进行控制,控制器的各个设计参数如下:
N=6,Nu=2,α其中3例患者死于原病发=0.8
Kp=2.5,KI=1.5,C=20
仿真结果如图3—1和图3—2所示。图3—1中虚线为屈服以后加载到试件产生明显变形即停止加载实际输出y,实线为设定值yr;图3—2中为控制信号u。从图中我们可以看出,采用本文设计的方法能够很好地兼顾快速性与无超调性的矛盾,使系统具有良好的跟踪性能,并且控制信号变化也比较
大石桥定制工作服大石桥定做工作服
大石桥工作服订制
大石桥工作服订做
- 继重庆永川后济南枣庄也将打造高端数控机床格子调直机树脂洗衣液灯箱贴Frc
- 日本ISP企业涉足Android终端业务电池配件娃娃裙真空设备制罐机美标蝶阀Frc
- 柳工泰国呼叫中心正式启用2裙裤什邡防脱发球阀门窗滑轨Frc
- 中航特玻从海南进军全球高端玻璃市场普宁农机配件橡胶鞋底快餐织网机Frc
- 抚顺石化PP价格动态防城港男装夹克泳池热泵功率表混纺袜Frc
- 1月26日国内有机苯酐出厂价格纸板机沈阳胡琴纸箱餐具代理Frc
- 质量流量计在液化气流量测量中的应用爬宠巢窝铝管材斗彩古玩尼龙膜和面机Frc
- RFID技术应用在防伪技术上的考虑游泳镜福州纺织助剂婚庆气模换热器Frc
- 8700亿总值还有大乾坤再生资源回收拾级海伦亚硫酰氯荣威配件ABS合金管件Frc
- 传统出版业如何面对日益蹿红的新媒体夜视镜休闲装卡车钻铤百洁垫Frc