随着现代工业控制中的不确定性越来越强,传统的控制手段不足以应对复杂工业过程,先进控制理论的应用势在必行,而模型辨识是先进控制理论应用的基石,因此本文在对两种闭环条件下的辨识方法研究基础上对预测控制进行改进研究,并将模糊思想实现的脉冲控制与改进预测控制结合,最后利用控制压力钻井过程模型进行控制效果检验。本文的主要研究内容如下:(1)闭环辨识算法的设计与实现。设计一种基于闭环动态数据的辨识方法,通过将闭环控制过程中的动态数据转换为工艺对象开环阶跃响应数据,采用面积法计算模型参数得到工艺对象模型;改进一种基于频率特性分析的闭环辨识方法,通过对开闭环条件下工艺对象频率特性的转换与推导,得到开环工艺对象模型参数与闭环频率特性的关系,进而得到工艺对象数学模型。(2)预测控制器技术改进研究。根据预测控制算法的特点提出了基于动态矩阵简化因子的预测控制器,利用动态矩阵简化因子对控制过程中的求逆运算进行简化处理,减少预测控制中滚动优化的运算量,提高了预测控制算法的实时性和控制效果。(3)高级预测控制算法设计研究。根据脉冲控制的基本原理实现了脉冲控制算法,之后利用模糊理论实现了模糊脉冲控制,提高了脉冲控制的控制性能。分别将两种脉冲控制算法与预测控制相结合,充分利用了脉冲控制良好的动态性能和预测控制良好的稳态性能,实现了脉冲-预测控制和模糊脉冲-预测控制。在上述研究基础上,进一步将基于动态数据的闭环辨识算法与模糊脉冲-预测控制算法相结合,形成模型校正模糊脉冲-预测控制算法,依据控制性能指标实时修正模糊脉冲-预测控制器中的数学模型,从而实现较好的控制效果。(4)高级预测控制算法的应用。首先分析控制压力钻井工艺过程构建其微分方程模型,基于微分方程模型的动态数据闭环辨识得到控制压力钻井工艺模型,根据工艺模型分别实现了预测控制、脉冲控制、模糊脉冲控制、脉冲-预测控制、模糊脉冲-预测控制和模型自校正的模糊脉冲-预测控制算法的实际应用,并对这些预测控制算法的控制性能进行了分析对比,为进一步提高控制压力钻井的控制效果奠定了基础。本文通过对闭环辨识、预测控制和脉冲预测控制的研究,设计实现了两种闭环辨识算法,对预测控制算法进行了改进,在脉冲控制算法的基础上实现了模糊脉冲控制算法,将两种算法分别与预测控制结合形成两种高级预测控制算法,并将基于动态数据的闭环辨识算法加入模糊脉冲-预测控制中形成模型自校正的预测控制算法,最终利用控制压力钻井模型对控制效果进行检验,实验结果证明提出的高级预测控制技术具有较好的控制性能,为进一步提高控制压力钻井控制效果奠定基础。