【中文摘要】模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)作为一类采用在线滚动优化的控制算法,以其良好的控制性能,灵活的处理各类约束的能力,受到工业界和理论界的广泛重视。这种控制算法基于线性或非线性模型,对系统未来状态进行预测,进而采用滚动优化对系统控制进行优化。但是,由于实际对象往往具有模型不确定性或扰动,我们通常无法获得系统的精确模型,因此鲁棒预测控制成为现代预测控制研究的热点。本文首先介绍了预测控制的原理和几种典型的预测控制算法；接着,介绍了一种目前最新的离线鲁棒预测控制综合算法以及此算法的应用策略；然后,将此算法与一个温度恒定、液位(出水压力)恒定的锅炉控制系统模型相结合,设计出基于MATLAB的仿真程序软件,对系统运行过程进行仿真,并将仿真的结果与传统的PID控制进行对比分析；最后,通过PLC编程来实现该算法,以验证该方法的实用性。
【英文摘要】As a category of control algorithm adopting online receding horizon optimization, model predictive control (MPC) attracts much attention of industrial and theoretical researchers due to its good control performance and capability of handling constraints explicitly. This algorithm based on a linear or un-linear model can predict the future status of the system and adopt online receding horizon optimization to optimize the system control. However, disturbance and uncertainty of model always appears in the practical object, we can not obtain the exact system model. That makes robust model predictive control a hot subject of modern predictive control.This issues introduces the theory of predict control and several classical predict control algorithm first. Then introduces a latest offline synthesis algorithm of robust model predictive control and it’s application strategy. After that, use the algorithm to control a constant temperature constant pressure boiler system, design a emulator in MATLAB to simulate the system control process and compare the result of simulation with PID algorithm. At last, construct a PLC control system based on this algorithm to prove the practicability of it.
【关键词】鲁棒预测控制 多面体不变集 离线设计 PLC
【英文关键词】robust model predictive control polyhedron invariant set off-line design PLC
【目录】一种新型离线鲁棒预测控制器算法在锅炉控制系统中的应用摘要6-7Abstract7第一章 绪论9-11第二章 鲁棒控制与预测控制基础11-232.1 模型预测控制(MPC)介绍11-172.2 预测控制的基本特征17-202.3 鲁棒控制(Robust Control)介绍20-212.4 本文所用理论的研究要点21-222.5 本章小结22-23第三章 一种新型离线鲁棒预测控制器设计算法23-303.1 问题描述23-263.2 基于多面体不变集的离线算法26-283.3 本章小结28-30第四章 新型离线鲁棒预测控制器设计算法应用30-3.1 控制对象介绍30-314.2 MATLAB仿真软件编程31-334.3 系统仿真结果及分析33-344.4 控制效果对比分析34-354.5 本章小结35-36第五章 算法的测试平台设计36-475.1 测试平台的硬件设计36-425.1.1 S7-300PLC系统硬件相关介绍36-375.1.2 现场设备介绍37-405.1.3 硬件系统结构40-425.2 测试平台的软件设计42-465.2.1 系统的软件开发环境42-435.2.2 PLC控制程序设计43-455.2.3 人机界面程序设计45-465.3 本章小结46-47第六章 测试实验及结果分析47-566.1 算法的硬件测试过程47-546.1.1 各器件的理想化处理47-516.1.2 系统数学模型的调整51-546.2 测试过程和结果分析54-56结论56-57致谢57-58参考文献58-62附录62-66攻读硕士学位期间发表论文66下载本文
