广义预测控制简化算法的研究与分析

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在控制界,对控制性能要求的不断提高,和控制系统性能实现的有限仍存在着鲜明的矛盾。而广义预测控制(GPC)算法以其卓越的控制性能和鲁棒性,在控制领域得到了快速而广泛的研究与应用。但由于GPC每步控制增量的获取都涉及矩阵求逆、相乘等运算,尤其对于串联、多变量、非线性等复杂系统,计算量耗费大,阻碍了其实际应用的进程。因此,研究高效的简化GPC算法已成迫切要求。经大量试验观察,在系统稳定的表现下,基本GPC算法每步的M个控制增量,一般来说都是随着时间t往回收敛的,控制增量收敛程度是随变的,是目标函数下最优的变化趋势。基于预测控制机理的进一步探索,我们引入控制增量衰减序列,将这种收敛定制为常衰减序列,使矩阵求逆成为数的求逆(倒数),减少矩阵相乘等其他运算,并增强系统稳定性。并且通过研究对比基本算法和简化算法的求逆矩阵的行列式值,发现控制增量约束系数不同寻常的重要作用,也为本文简化算法的稳定性提供了思想基础。本文将探究此简化算法的思想来源,研究它能增强系统稳定性的原因。并且在单变量系统、串联系统、多变量系统以及一般非线性系统中选择一些对象进行仿真研究和分析。文中给出了控制系统的仿真结果,实验表明本文简化算法能起到稳定系统的作用,保护控制器,控制效果满意。
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