模型預(yù)測(cè)控制(MPC)是一類(lèi)特殊的控制。它的當(dāng)前控制動(dòng)作是在每一個(gè)采樣瞬間通過(guò)求解一個(gè)有限時(shí)域開(kāi)環(huán)控制問(wèn)題而獲得。過(guò)程的當(dāng)前狀態(tài)作為控制問(wèn)題的初始狀態(tài)，解得的控制序列只實(shí)施個(gè)控制作用。這是它與那些使用預(yù)先計(jì)算控制律的算法的不同。本質(zhì)上模型預(yù)測(cè)控制求解一個(gè)開(kāi)環(huán)控制問(wèn)題。它的思想與具體的模型無(wú)關(guān)，但是實(shí)現(xiàn)則與模型有關(guān)。

編輯本段模型預(yù)測(cè)控制的三個(gè)基本要素

1、預(yù)測(cè)模型 預(yù)測(cè)模型是指一類(lèi)能夠顯式的擬合被控系統(tǒng)的特性的動(dòng)態(tài)模型。 2、滾動(dòng)優(yōu)化 滾動(dòng)優(yōu)化是指在每個(gè)采樣周期都基于系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)及預(yù)測(cè)模型，按照給定的有限時(shí)域目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化過(guò)程性能，找出控制序列，并將該序列的個(gè)元素施加給被控對(duì)象。 3、反饋校正 反饋校正用于補(bǔ)償模型預(yù)測(cè)誤差和其他擾動(dòng)。

編輯本段摘要

本報(bào)告為《先進(jìn)過(guò)程控制》課程的學(xué)習(xí)和研讀報(bào)告。主要解釋模型預(yù)測(cè)控制MPC的基本方法和在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的意義。后一部分列出了該方法的應(yīng)用舉例。并指出了模型預(yù)測(cè)控制理論發(fā)展現(xiàn)狀和前景。

編輯本段1.引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)過(guò)程日益走向大型化、連續(xù)化、復(fù)雜化，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的品質(zhì)提出了更高的要求，控制與經(jīng)濟(jì)效益的矛盾日趨尖銳。很多系統(tǒng)具有高度的非線(xiàn)性、多變量耦合性、不確定性、信息不完全性和大時(shí)滯等特性，被控變量與控制變量存在著各種約束等，要想獲得的數(shù)學(xué)模型十分困難，常規(guī)控制無(wú)法得到滿(mǎn)意的控制效果。因此，對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已不能采用單一基于定量數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論和控制技術(shù)，必須研究先進(jìn)的過(guò)程控制規(guī)律。先進(jìn)控制的目標(biāo)就是為了解決那些采用常規(guī)控制效果不佳，甚至無(wú)法解決的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制問(wèn)題?，F(xiàn)代控制理論和人工智能幾十年來(lái)的發(fā)展為先進(jìn)控制技術(shù)奠定了應(yīng)用理論基礎(chǔ)，而控制計(jì)算機(jī)尤其是集散控制系統(tǒng)(DCS)的普及和提高，則為先進(jìn)控制(APC)的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的硬件和軟件平臺(tái)?？傊?，企業(yè)的需要、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是先進(jìn)控制技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)有力的推動(dòng)力。 通過(guò)模型識(shí)別、優(yōu)化算法、結(jié)構(gòu)分析、參數(shù)整定和穩(wěn)定性魯棒性的研究解決和處理了許多常規(guī)控制效果不好甚至無(wú)法控制的復(fù)雜過(guò)程控制的問(wèn)題，構(gòu)成了一種基于模型控制的理論體系，先進(jìn)控制技術(shù)包括軟測(cè)量技術(shù)、內(nèi)?？刂?、模型預(yù)測(cè)控制、預(yù)測(cè)函數(shù)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家控制等。本文重點(diǎn)論述模型預(yù)測(cè)控制的方法和應(yīng)用。