论文总字数：14832字

摘 要

双层结构模型预测控制算法不但解决了模型预测控制中选取设定值的问题，而且实现了将系统稳定性、经济性及设定值优化和设定值追踪进行分离，使结构更加清晰。由于预测控制算法要求在线求解有约束的优化设定值，因此当前大型工业系统中预测控制算法的应用存在在线计算量大的问题，大大制约了预测控制算法的发展与应用。当前国内外对模型预测控制算法的理论研究与分析还不完善，因此该控制算法应用于大系统中欠缺相应的理论支持。

通过分析稳态优化层和动态控制层的双层结构模型预测控制算法，对该控制算法的稳态层与动态层进行改造，进而得出上层集中优化下层分散控制的双层结构控制算法。该控制算法不仅能减少大型系统在线求解量，而且能够保证该系统的整体最优的特性。本文主要从以下几个方面进行了系统研究：

1）对模型预测控制策略基本原理进行阐述，且基于该控制策略详细介绍了动态矩阵控制算法。2）采用双层的结构模型预测控制算法，上层稳态优化层经过计算稳态目标计算出最优点，下层动态优化层可以选用动态矩阵控制算法对最优点进行追踪，实现系统的优化与控制。3）对控制算法复杂度理论分析，得出动态控制的求解速度为影响该控制算法快速求解的关键因素。4）得出稳态层集中优化与动态层分散控制的双层结构模型预测控制算法并通过仿真控制策略的有效性。

关键字：双层结构模型预测控制，集中优化，分散控制，动态矩阵控制算法

Abstract

Double layer structure model predictive control algorithm can not only solve the set value of the selection of model predictive control,but also achieve the separation of the system stability, optimization of economy and set value, set value tracking and make the structure more clearly. Due to the predictive control algorithm for on-line solving constrained optimization setting value, so large-scale industrial systems predict the current control algorithm exists the problem of large computing applications online, greatly restricted the development and application of predictive control algorithm. Theoretical and analysis of model predictive control algorithm in the current domestic and foreign is not perfect, so the control algorithm is applied to large system lacks corresponding theoretical support.

Through analyzing of steady-state optimization layer and dynamic control layer of two-layer model predictive control algorithm,transforming the control algorithm of steady-state layer and dynamic layer, then come to the upper centralized optimization and underlying decentralized control of the control algorithm. The control algorithm can not only reduce the amount of line solving large systems, but also ensure the best characteristics of the system as a whole. In this paper, a systematic study of the following aspects:

1)It describes the basic principles of model predictive control strategy, and based on the control strategy introduces dynamic matrix control algorithm.2) It uses double layer structure model predictive control algorithm, steady-state optimization layer obtains optimum by calculating the steady target,dynamic optimization layer selects dynamic matrix control algorithm to track optimum, optimize and control system.3) By analysis of the complexity of the control algorithm,obtaining solution speed dynamic control is a key factor in fast solution of the control algorithm.4) It obtains double layer structure model control algorithms and simulation control strategy effectiveness.

Keywords: double layer structure model predictive control, centralized optimization, decentralized control, dynamic matrix control algorithm

目录

摘要 I

Abstrat II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2模型预测控制算法发展现状 1

1.3本文研究的主要内容 2

第二章 模型预测控制算法基本原理 4

2.1模型预测控制基本原理 4

2.2动态矩阵控制算法 5

第三章 双层结构模型预测控制 9

3.1双层结构模型预测控制阐述 9

3.2 稳态数学模型建立 10

3.3 稳态目标计算 11

3.4动态优化控制 12

第四章 双层结构模型预测控制仿真 14

4.1集中优化与分散控制 14

4.2集中优化与集中控制 17

4.3仿真分析 17

第五章 总结与展望 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

石油、化工、造纸、医药等行业是我国的重要性行业，其关系到我国的国民生计以及经济安全，为我国经济发展的支柱性产业^[1]。传统的PID控制算法在工业生产中的得到普遍使用，在确保生产稳定、减少劳动力等方面取得了很大的成就。不过对于石油化工行业来说，其自身具有多变量、多约束条件的特点，使得对其控制的算法提出了很高的要求，传统的PID算法已不能完成大型复杂行业的生产要求。20世纪70年代，工业中出现了模型预测控制算法，用于处理传统控制算法无法达到控制效果的大型工业系统中^[2]。

请支付后下载全文，论文总字数：14832字