广义预测控制系统.ppt

工程力学与机械设计基础概述1§广义预测控制系统间接算法2参数选择3§广义预测控制系统概述1广义预测控制是随着自适应控制的研究而发展起来的一种预测控制方法。最小方程控制一般要求已知对象的迟延，如果迟延估计不准确，则控制精度将大大降低。极点配置自校正控制器则对系统的阶次十分敏感。人们期望能寻找一种对数学模型要求低，鲁棒性强的自适应控制算法。1987年，Clarke等人在保持最小方差自校正控制的在线辨识、输出预测、最小方差控制的基础上，吸取DMC和MAC中滚动优化的策略，提出了广义预测控制算法。§广义预测控制系统间接算法2(1)预测模型--CARIMA模型其中是后移算子，表示后退采样周期的相应量；为差分算子是一个不相关的随机序列，表示一类随机噪声的影响式中§广义预测控制系统Diophantine方程§广义预测控制系统输出预测§广义预测控制系统（2）性能指标其中§广义预测控制系统（3）最优控制率其中为的第一行。§广义预测控制系统（4）反馈校正其中§广义预测控制系统（5）广义预测控制在线算法根据必威体育精装版的输入输出数据，用递推最小二乘法估计模型参数，得到和根据得到的，按递推公式(5)计算根据，计算的元素，并计算f重新计算出，并计算控制作用u(t)，将其作用于对象§广义预测控制系统参数选择3最小预测时域最大预测时域控制时域控制加权常数§广义预测控制系统参数选择3最小预测时域当被控对象的时滞d已知时，应选当d未知或变化时，一般可选，这表示可能存在的时滞包含在多项式B(z)中。§广义预测控制系统最小预测时域为了使滚动优化真正有意义，应使N1包括被控对象的真实动态部分，即把当前控制影响较多的所有响应都包括在内。一般取N1接近于系统的上升时间，或取N1大于的阶次。在实际应用中建议用较大的N1，使它超过被控对象脉冲响应的时滞部分或非最小相位特性引起的方向部分，并覆盖被控对象的主要动态响应。N1的大小对于系统的稳定性和快速性有很大关系：N1较小，虽然快速性好，但稳定性和鲁棒性较差；N1较大，虽然鲁棒性好，但动态响应慢，增加了计算时间，降低了系统的实时性。§广义预测控制系统控制时域一般一般情况下，Nu越小，跟踪性能越差；为改善跟踪性能，就要求增加控制步数来提高对系统的控制能力，但随着Nu的增大，控制的灵敏度得到提高，系统的稳定性和鲁棒性随之降低。当Nu增大时，矩阵的维数增加，计算量增大，使系统的实时性降低。对简单被控对象（开环稳定非最小相位），一般Nu=1对于复杂系统，增大Nu直到输出响应变化较小时，此时Nu最合适。§广义预测控制系统控制加权常数*工程力学与机械设计基础*