典型预测控制算法及其仿真研究_自动化专业.doc

摘 要:基于模型的预测控制是一种先进控制，是现代控制中应用比较广泛的一种计算机控制算法，其最主要特点是：基于预测模型，使用在线滚动优化方法和反馈校正策略，以减少建模误差、系统参数以及环境的不确定性所带来的影响，非常有效的弥补了现代控制理论应对比较复杂的控制系统时所无法避免的不足。

预测控制从产生、发展直至当前，产生了许多先进的算法和运算形式，但总的来说，其结构一般包括：基于阶跃、脉冲等函数的预测模型，期望响应的参考轨迹，在线滚动优化以及反馈校正等。

本文首先介绍了预测控制的研究背景和国内外研究现状，以及作为一种新型的控制策略的研究前景，及其一般的应用。紧接着对预测控制的基本原理进行了研究，主要包括预测模型、参考轨迹、滚动优化、反馈校正。然后分别研究了在动态矩阵控制(DMC)、模型算法控制(MAC)、以及新型的预测函数控制(PFC)。主要研究内容包括：相关模型的建立、在线滚动优化、反馈校正的方法及控制器的设计，最后分别对这几种算法进行了MATLAB仿真，并对仿真结果进行了相关分析。

关键词：预测控制；滚动优化；预测模型；反馈校正；动态矩阵控制；模型算法控制；预测函数控制

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1预测控制的产生背景-1

1.2预测控制的发展和前途-2

第2章 预测控制的原理-5

2.1预测控制基本结构-5

2.2 预测模型-5

2.3反馈校正-5

2.4滚动优化-6

2.5参考轨迹-6

第3章 动态矩阵控制-7

3.1 动态矩阵控制原理-7

3.1.1 DMC预测模型-7

3.1.2 DMC滚动优化-8

3.1.3 DMC误差校正-10

3.2 动态矩阵控制MATLAB仿真-11

3.2.1 DMC对不稳定系统的影响-11

3.2.2 DMC对稳定系统的影响-11

3.3动态矩阵控制仿真分析-15

第4章 模型算法控制-17

4.1 模型算法控制原理-17

4.1.1 MAC预测模型-17

4.1.2 MAC误差校正-17

4.1.3 MAC参考轨迹-18

4.1.4 MAC滚动优化-18

4.2模型算法控制的MATLAB仿真-19

4.2.1 MAC对不稳定系统的影响-19

4.2.2 MAC对稳定系统的影响-19

4.3模型算法控制仿真分析-23

第5章 预测函数控制-25

5.1 预测函数基本原理-25

5.1.1 基函数-25

5.1.2 预测模型-25

5.1.3 参考轨迹-26

5.1.4 误差预测及滚动优化-26

5.2 一阶过程的预测函数控制原理-27

5.3 阶跃设定值情况-27

5.4 斜坡设定值情况-29

第6章 结论与展望-33

6.1 结论-33

6.2 不足之处及未来展望-33

参考文献-35

致 谢-36

附录A：程序清单-37