DMC_PID串级控制算法
DMC—PID串级控制及其应用研究
DMC—PID串级控制及其应用研究
徐建中;姜波
【期刊名称】《西安交通大学学报》
【年(卷),期】1996(030)011
【摘要】动态矩阵控制（ＤＭＣ）算法是一种基于对象阶向应的预测控制算法，它适用于渐进稳定的线性对象，但许多工业实际对象很满足这一要求，文中探讨了把ＤＭＣ与ＰＩＤ结合的实现方法，可有效地拓宽该算法的适用范围，由于实际对象与理论模型的差异，将动态矩阵控制这一先进的控制方法应用于实际时必然会出现一些问题，文中探讨了这些问题的成因及解决办法。
【总页数】9页(P86-94)
【作者】徐建中;姜波
【作者单位】西安交通大学;新疆开学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.3
【相关文献】
1.基于DMC-PID串级控制算法的AMT离合器接合位置控制 [J], 黄智明;张建武;鲁统利;管西强
2.DMC-PID串级控制在火电厂过热汽温控制中的应用研究 [J], 叶智;刘伟;杨新民
3.基于DMC-PID串级控制的再热汽温控制系统的仿真研究 [J], 郭若飞;张欣宇;张旭;王文兰
4.DMC-PID串级控制在精馏集散控制系统中的应用 [J], 杨秀芹;邹开凤;李瑞红;胡
新生
5.一种利用神经元PID改进DMC控制性能的串级控制算法 [J], 李金霞;曹罡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
四轴PID控制算法详解(单环PID、串级PID)
正文开始：这篇文章分为三个部分：•PID原理普与•常用四轴的两种PID算法讲解(单环PID、串级PID)•如何做到垂直起飞、四轴飞行时为何会飘、如何做到脱控？PID原理普与1、对自动控制系统的基本要求：稳、准、快：稳定性（P和I降低系统稳定性，D提高系统稳定性）：在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态；准确性（P和I提高稳态精度，D无作用）：系统处于稳态时，其稳态误差；快速性（P和D提高响应速度，I降低响应速度）：系统对动态响应的要求。
一般由过渡时间的长短来衡量。
2、稳定性：当系统处于平衡状态时，受到某一干扰作用后，如果系统输出能够恢复到原来的稳态值，那么系统就是稳定的；否则，系统不稳定。
3、动态特性（暂态特性，由于系统惯性引起）：系统突加给定量（或者负载突然变化）时，其系统输出的动态响应曲线。
延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量和振荡次数。
通常：上升时间和峰值时间用来评价系统的响应速度；超调量用来评价系统的阻尼程度；调节时间同时反应响应速度和阻尼程度；4、稳态特性：在参考信号输出下，经过无穷时间，其系统输出与参考信号的误差。
影响因素：系统结构、参数和输入量的形式等5、比例（P）控制规律：具有P控制的系统，其稳态误差可通过P控制器的增益Kp来调整：Kp越大，稳态误差越小；反之，稳态误差越大。
但是Kp越大，其系统的稳定性会降低。
由上式可知，控制器的输出m(t)与输入误差信号e(t)成比例关系，偏差减小的速度取决于比例系数Kp：Kp越大，偏差减小的越快，但是很容易引起振荡（尤其是在前向通道中存在较大的时滞环节时）；Kp减小，发生振荡的可能性小，但是调节速度变慢。
单纯的P控制无法消除稳态误差，所以必须要引入积分I控制。
原因：（R为参考输入信号，Kv为开环增益）当参考输入信号R不为0时，其稳态误差只能趋近于0，不能等于0。
因为开环增益Kv不为0。
6 比例微分（PD）控制规律：可以反应输入信号的变化趋势，具有某种预见性，可为系统引进一个有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，而从提高系统的稳定性。
DMC_PID串级控制算法
第23卷 第2期2000年4月鞍山钢铁学院学报Journal of Anshan Institute of I.&S.TechnologyVol.23No.2Apr.2000 DMCΟPID串级控制算法吴丽娟(鞍山钢铁学院电子与信息工程学院,辽宁鞍山 114002)摘 要:把DMC控制和PID控制相结合,给出DMCΟPID串级控制算法,该算法可作为PID控制的改进方案之一,仿真证明了该方法的有效性.关键词:预测控制;PID控制;串级控制中图分类号:TP13 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1654(2000)02Ο0120Ο03 动态矩阵控制(DMC)是近年来发展起来的一种新型预测控制算法,是基于非参数模型,滚动优化实施并结合反馈校正的优化控制算法.它具有对模型要求低,在线计算方便,控制综合质量好等优点,因而得到了广泛应用. 该算法在实际应用时,存在抗干扰性与实时性相矛盾的问题,本文把DMC和PID控制相结合既解决了上述问题,又可作为PID控制的改进方案之一.1 PID串级控制系统 PID串级控制系统结构如图1所示.图1 PID串级控制系统 该系统主回路和副回路采样周期可不同,副回路采样周期T2小,主回路采样周期T1大,可使副控制对象响应速度快,主控制对象响应速度慢.2 DMC预测控制算法 (1)预测模型为Y PM(K)=Y PO(K)+AΔu M(K)(1) (2)滚动优化:性能指标min J(K)=ωP(K)-Y PM(K)2Q+Δu M(K)2R(2)ωP(K)为对象期望输出值ΔuM(K)=(A T QA+R)-1A T Q[ωP(K)-Y PO(K)]Δu(K)=C TΔuM (K) C T=(1,0, 0(3)收稿日期:1999-11-13.收稿日期:吴丽娟(1965-),女,辽宁鞍山人,鞍山钢铁学院讲师. (3)反馈校正:输出误差e (K +1)=y (K +1)-y 1(K +1/K )(4)其中,y (K +1)为模型实际输出. 修正未来输出预测Y cor (K +1)=Y N 1(K )+h e (K +1)(5)h =(h 1,h 2,…,h n )T 为校正向量.3 DMC 算法存在问题及解决方法311 存在的问题 (1)难以达到理想的抗干扰性.抗干扰性要求对干扰作出快速反应,希望有较小采样周期,但DMC 算法在线计算比一般PID 算法复杂,为了使维数不致过高而影响控制的实时性,往往不能把采样周期取得过小. (2)DMC 控制采用加权方式对预测输出进行校正,不能分辨误差是由模型失配还是由干扰引起的,校正参数难以兼顾鲁棒性和对干扰反应的快速性.312 解决方法 把DMC 和PID 控制相结合构成DMC ΟPID 串级控制,系统如图2所示.图2 DMC ΟPID 串级控制系统 副回路包含系统的主要干扰,采用PID 控制,可取较小的时间常数,可及时克服进入对象的二次干扰.主回路控制采用DMC 算法,目的在于获得良好的跟踪性能并对模型失配有较强的鲁棒性.4 仿 真 设被控对象传递函数为G (s )=1(s +1)(s +2)(5s +1) 考虑三种控制方案:(1)DMC 控制,采样周期T =1s ;(2)PID 串级控制,内、外环对象分别为图3 抗干扰性比较 G 2(s )=1(s +1)(s +2)G 1(s )=15s +1(3)DMC ΟPID 串级控制,内、外环同(2). (1),(3)控制结果比较如图3所示,图中分别为出现d =1干扰的DMC 控制及DMCΟPID 串级控制结果,串级结构大大改善了DMC 控制的抗干扰性.・121・23卷 2期 吴丽娟:DMC ΟPID 串级控制算法 (2),(3)控制结果比较如图4,5所示.图4 跟踪性能 图5 增益失配时的响应 从仿真结果可见DMC ΟPID 串级控制的控制性能、跟踪性及鲁棒性均胜过PID 串级控制,可作为PID 串级控制的改进方案,在实际工业生产过程中有一定的应用价值.参考文献[1] Schmidt G ,Xi Y.A New Design Method for Digital Controllers Based on Nonparameteric Plant Models[R ].In :TzafestasS G ed.Applied Digital Control Ammsterdam :North ΟHolland ,1985.93～109.[2] 王锦标,方崇智.过程计算机控制[M ].北京:清华大学出版社,1990.40～45.[3] 席裕庚.预测控制[M ].北京:国防工业出版社,1993.10～18.DMC ΟPID Series Control AlgorithmW U L i Οj uan(School of Electronic and Information Engineering ,Anshan Institute of I.&S.Technology ,Anshan 114002,China )Abstract :Combining the DMC with PID control ,this paper provided DMC ΟPID series control algorithm which can be used as the promoted method of PID control.The simulation shows the validity of the pro 2posed algorithm.K ey Words :predictive control ;PID control ;series contorl(R eceived November 13,1999)・221・ 鞍山钢铁学院学报 2000年。
啤酒糖化温度DMC—PID预测控制方案
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｅ ｒ ｓ ｃ ｈ ｒ ｆ ａ ｉ ｎ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｎ ａ ｒ ａ ｎ ｒ ｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｅ ｂ ｅ ａ ｃ ａ Ｉ ｃ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｐ ａ ｔｈ ｓｇ ｅ ｔ ｉ ｅ ｔ ｉ ａ， ｎ ｈ ｅ ｈ ｏ —
ａ ｓ ｏ — ｖ ｒ ｈ ｏ ｎ ｔ ｏ ｇ ｒ ｄ ｓ ｕ ｂ ｎ ｅ ｓ ｐ ｒ ｓ ｉ ｇ， ｃ ｍｐ ｒ ｄ， ｔ ｈ ｏ ｍ ａ ｌｏ ｎ ｎ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ａ ｄ ｓ ｒ ｎ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｃ ｕ ｐ ｅ ｓ ｎ ｏ ａ ｅ ｗｉｈ ｔ ｅ ｎ ｒ ｌ
的抗 干扰 。
关键 词 ： 酒 ；糖化 温度 ；Ｄ — Ｉ 串级控 制 ；随动跟 踪性 ；抗 干扰 性 ；无超 调 啤 ＭＣ Ｐ Ｄ 中图分 类号 ：Ｔ ７ Ｐ２３ 文献标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｆ ＤＭ Ｃ— Ｄ ｅ ｃ ｉ ｅ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｈｅ ｔ ｄｙ ｏ ＰＩ Ｐｒ ｄｉ ｔｖ ｎｔ ｏ ｆｔ Ｓ ｃ ｈａ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｆ Ｂｅ ｒ ａ ｃ ｒ ｆｃ ｔｏ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｅ
ＰＩ ｃ ｎ ｒ ． Ｄ ｏ ｔ ｏ１
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｂｅ ｒ；ｓ ｃ ｈａ ｉｉ ａ ｉ ｎ ｅ ｙ ｒ ｓ： ｅ ａ ｃ ｒｆｃ ｔｏ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ； ＤＭ Ｃ— Ｄ ｃ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ｌｏ ｕ ｒｔ ｒ ＰＩ ａ ｃ ｄｅ ｏ ｔ ｏ ； ｏ ｌ ｗ— ｐ ｔ ａ ｋｉ ｇ ｃ ｐ ｂｉｉｙ；ｄｉｔ ｂ ｎｃ ｕｐ ｅ ｓｎｇ；ｎｏ — ｖｅ ｓ ｏ ｒ ｃ ｎ ａ ａ ｌｔ ｓ ｕｒ ａ ｅ ｓ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ｏ ｒ ｈｏ ｔ
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第 ２ ８卷 第 ２ 期 青 岛 科 技 大 学 学 报（ 自然 科学版） Ｖｏ．８Ｎｏ ２ １２ ． ２０ ０ ７年 ４月 Ｊ ｕｎ ｌ ｆＱ ｎ ｄ ｏＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃ ｎ １ｇ （ ｔｒ１ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ Ａｐ． ０ ７ ｏｒ ａ ｏ ｉｇ ａ ｉｅｓ ｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ０ ｙ Ｎａｕａ ｉ ｃ ｉｏ ） ｔ Ｓｅ ０ Ｓｅ Ｅ ｉ ｒ２ ０
复配釜温度控制系统的DMC-PID控制
复 配釜 温度控制 系统是 一个通 过 调节蒸 汽 加 模误 差等引起 的模 型失配 问题 。
热 量和冷 却循环 水流 量来调 节 内胆 温度 的双 输人
大时滞 大惯 性系统 ， 规 Ｐ Ｄ控 制 策 略难 以取 得 常 Ｉ
２ ＭＣ Ｉ 制策略 Ｄ —ＰＤ控
２ １ 多变量 Ｄ ． ＭＣ算法 作为一 种 预测控制 算法 ， ＤＭＣ算 法具 有 预测
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杭州 化工
２ ０ ． ７ ３ ０ ７３ （）
Ａ ＝［ １ Ａ１ｊ Ａｌ ２
Ｌ：
３ ５
模型、 滚动优化 和反馈校正三个基本特征 。根据
Ｒ＝ｄａ Ｒ１Ｒ２ ｉ ｇ｛ ， ｝
２ １ １ 预测 模 型 ．． 对 于线性 多 变 量 系统 ， 其输 出 预测 可通 过单 变 量预 测后 叠 加 得 到 。 １ 到 １ 受 和 ２的共 同 作用 ， 若 １ 和 ２ 志时刻 起依 次有 Ｍ 个 增 量变 从 化 ， 系统预 测模 型为 ： 则
多变量 Ｄ ＭＣ控制策 略 解决 复 配 釜 的温 度控 制 问
题 。但 复配 釜 中的物料在 反应初 期会 大量 急剧 放 热， 温度 变化 比较剧 烈 ， 而在 中后期 温度 变 化 比较
缓 和 。因此可 以将反应 初期 短 时间 内的温度 剧 烈 变化看 作对 系统 的一种 扰 动 。虽 然 Ｄ ＭＣ具 有 良 好 的跟 踪性 能 ， 由于模 型 的卷积 性质 ， 采 样周 但 其
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杭州化工பைடு நூலகம்
２０ ．７ ３ ０７ ３ （）
复 配釜温度 控制 系统的 Ｄ ＭＣ—Ｐ Ｄ控制 Ｉ
DMC—PID算法在大时延系统中的应用
ｂ ｓｎ ｓ ｎ ａ ｔ ｒ ｃ ｉｇｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅｐ ｅ ｉｔｖ ｏ ｔｏ ｌｏ ｉ ｍ，ｂ ｔ ｌｏｒｊｃｓｔ ｅｄｓｕ ｂ ｎ ｅｒ ｐ ｕ ｔｅ ｓａ ｄ ｆｓ ａｋ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｈ ｒｄｃｉｅｃ ｎ ｒ ｌ ｇ ｒｔ ｔ ａ ｈ ｕ ｓ ｅｅ ｔ ｈ ｉｔｒ ａ ｃ ａ — ａ
１ 引 言
由于 工业对 象 通 常是 多 输入 、 多输 出的 复杂
控 制算 法往往 无法取 得令 人满 意的控 制效果 。本
文将 串级 控 制结 构 与 预 测 控 制算 法 相 结 合 ， Ｉ ＰＤ 用于 内环 控制 ， ＤＭＣ用 于外 环 控制 ， 成 了温 室 构 环 境 的串级控 制系统 。
Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｍｉ ｎ ａ ｇ ６ １ １ Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｃｈ ｎ ） ａ ｙ ｎ ２ ０ ０， ｉｈ ａ ， ｉ ａ
Ａｂ ｔａｃ Ｉ ｄｅ Ｏ ｏｖ ｒ ｏ ｅ ｎ ｓｒ ｔ：ｎ ｏｒ ｒｔ ｅ ｃ ｍ ｏｎｌ ａ ，ｓｏｗ ｉ ｅ ｖ ｒ ｉ ｒ ｌ ｎｅ ｔｍ — ａ ｙ， ｌｒ ｉ ｅ ｄ ｌ ｎ ｕ ｔ— ａ ｉｂｌｓｃ ｐｌｎ ａ ｇｅ ｔｍ — ｅａｙ ａ ｄ ｍ ｌｉｖ ｒａ ｅ ｏｕ ｉ ｇ ｏｆ ｔ ｅ ｎｈ ｓ ｈｅｇｒ ｅ ｏｕ ｅ，ａ ｃ ｎｔ ｏ ｙｓｅ ｂ ｅ ｎ ｐｒ ｄｉｔｖ — Ｄ ａ ｃ ｄｅ ｃ ｔ ｏ ｏ ｒ ｌｓ ｔ ｍ ａｓ ｄ ｏ ｅ ｃ ｉｅ ＰＩ ｃ ｓ ａ ｏｎ ｒ ｌｗａｓ ｒ ｐ ｏｐｏ ｅ ． Ｔｈｒ ｇｈ ｃ ｂ ｎ ｎ ｓｄ ｏｕ ｏｍ ｉ ｉ ｇ
ｔ ｈｅ ｇ ｎｅ ａ Ｄ ｙ ｔ ｍ ． Ｏ ｔ ｅ ｒ ｌＰＩ ｓ ｓ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｌｒ ｅ ｔ — ｅ ａ ；ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｎ ｍｉ ｔ ｉ ｏ ｔｏ ＤＭＣ） ｙｗｏ ｄ ：ａ ｇ ｉ ｄ ｌ ｙ ａ ｃ ｄ ｏ ｔ ｏ ； ｙ ａ ｃｍａ ｒｘ ｃ ｎ ｒ ｌ（ ｍｅ ；Ｐ Ｄ ｏ ｔｏ Ｉ ｃｎｒｌ
dmc-pid串级控制在精馏集散控制系统中的应用
dmc-pid串级控制在精馏集散控制系统中的应用
一、DMC-PID串级控制在精馏集散控制系统中的应用
1、引言
DMC-PID串级控制是一种可以有效地解决精馏集散控制系统中一些常见问题的控制方法，它是将PID算法和系统动态特性参数矩阵捆绑在一起，把PID的活动范围拓展到多维，而且可以有效地解决精馏集散控制系统中的噪声问题。
2、精馏集散控制系统中的应用
（1）首先，基于DMC-PID串级控制可以有效地提高精馏环路控制效率，尤其是对于有较复杂换热循环的精馏系统，DMC-PID串级控制可以更有效地帮助系统稳定。
（2）其次，使用DMC-PID串级控制也可以有效减小精馏环路中噪声的影响，这是因为它可以有效地控制系统变量，进而减小系统中的噪声的影响，从而使精馏控制更加可靠和准确。
（3）此外，使用DMC-PID串级控制也可以有效地改善精馏集散控制系统的动态特性，使精馏环路的输出更稳定，这样可以更有效地实现整体运行的稳定性。
3、结论
从上面的分析可以看出，DMC-PID串级控制是一种非常有效地精馏集散控制系统改善噪声影响、提高精馏环路控制效率、改善精馏集散控制系统动态特性、实现稳定性优化的方法，因此，它的应用一定会为精馏集散控制系统带来卓越的性能和更稳定的运行。
基于PLC的DMC-PID的串级控制算法研究
０ 引言
在 工业 自动 控 制 的发 展历 史 中 ， Ｉ ＰＤ控 制是 历 史最 悠久 、 生命 力 最 强 的基 本 控 制方 式 。概 括起 来
性 等不易建 立精 确数 学 模 型 的工 业 生产 过程 。然 而 由于模型 的卷积性质 ， 使其 难 以采用 ＰＤ控制那 样 Ｉ 短 的采 样周期 ， 因而对过程控 制随机 突发性 干扰 的抑 制往 往不如 ＰＤ有 效 。因此 ， 了使 Ｄ Ｃ算法 在保 Ｉ 为 Ｍ
择。
持 ＰＤ算法 优 良性 能 的同时把 串级 控制 结构 引入 预 Ｉ
测控 制 ， 内环 采用 常 规 ＰＤ控 制 ， 在 Ｉ 抑制 进 入 系统 的 主要 干扰 ， 而外环采 用 Ｄ ＭＣ控制 ， 实现 良好 的跟踪性 并在模 型适配 时具有 较好 的鲁棒性 。
动态矩阵控制 （ ＭＣ） 目前 应用 较广 的一 种模 Ｄ 是 型预测控制算 法 ， 其预测功 能基于对 象 的开环 阶跃 响
摘要： 对传统 ＰＤ控 制 和动 态 矩 阵控 制 （ ＭＣ） 行 分 析 ， 计 了一 种 基 于 Ｄ Ｃ 算 法和 经 典 Ｉ Ｄ 进 设 Ｍ
ＰＤ算 法相 结合 的 串级 液位 控 制算 法 ， Ｉ 并在 Ｓ — ０ Ｌ ７ ３ ０Ｐ Ｃ上 实现 上述控 制 算 法。仿 真和 实验 结 果表 明 ， 算法具 有较 强 的 自适应性 、 棒性 、 踪性 ， 制效 果优 于传 统 的 ＰＤ控 制 。 该 鲁 跟 控 Ｉ
ｎ ｓ ｎ ｒ ｃｎ ｈａ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌＰＩ ｃ ｎ ｒ １ ｅ ｓａ ｄ ｔａ ｉ ｇ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ Ｄ ｏ ｔｏ ．
Ｋ ｅ ｏ ｄ ｍｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉｅ ｃ ｎｔｏ ； ｄ ｎ ｍｉ ｔｉ ｏ ｔｏ ；ＰＩ ；ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｄ ｌｐ ｅ ｉ ｔ ｏ ｒ ｌ ｙ ａ ｃ ｍａｒｘ ｃ ｎ ｒ ｌ ｖ Ｄ ａ ｃ ｄ ｏ ｔｏ
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第23卷 第2期2000年4月
鞍山钢铁学院学报
Journal of Anshan Institute of I.&S.Technology
Vol.23No.2
Apr.2000 DMCΟPID串级控制算法
吴丽娟
(鞍山钢铁学院电子与信息工程学院,辽宁鞍山 114002)
摘 要:把DMC控制和PID控制相结合,给出DMCΟPID串级控制算法,该算法可作为PID
控制的改进方案之一,仿真证明了该方法的有效性.
关键词:预测控制;PID控制;串级控制
中图分类号:TP13 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1654(2000)02Ο0120Ο03
动态矩阵控制(DMC)是近年来发展起来的一种新型预测控制算法,是基于非参数模型,滚动优化实施并结合反馈校正的优化控制算法.它具有对模型要求低,在线计算方便,控制综合质量好等优点,因而得到了广泛应用.
该算法在实际应用时,存在抗干扰性与实时性相矛盾的问题,本文把DMC和PID控制相结合既解决了上述问题,又可作为PID控制的改进方案之一.
1 PID串级控制系统
PID串级控制系统结构如图1所示.
图1 PID串级控制系统
该系统主回路和副回路采样周期可不同,副回路采样周期T2小,主回路采样周期T1大,可使副控制对象响应速度快,主控制对象响应速度慢.
2 DMC预测控制算法
(1)预测模型为
Y PM(K)=Y PO(K)+AΔu M(K)(1) (2)滚动优化:性能指标
min J(K)=ωP(K)-Y PM(K)2Q+Δu M(K)2R(2)ω
P
(K)为对象期望输出值
Δu
M
(K)=(A T QA+R)-1A T Q[ωP(K)-Y PO(K)]
Δu(K)=C TΔu
M (K) C T=(1,0, 0
(3)
收稿日期:1999-11-13.
收稿日期:吴丽娟(1965-),女,辽宁鞍山人,鞍山钢铁学院讲师.
(3)反馈校正:输出误差
e (K +1)=y (K +1)-y 1(K +1/K )(4)
其中,y (K +1)为模型实际输出.
修正未来输出预测
Y cor (K +1)=Y N 1(K )+h e (K +1)
(5)h =(h 1,h 2,…,h n )T 为校正向量.
3 DMC 算法存在问题及解决方法
311 存在的问题
(1)难以达到理想的抗干扰性.抗干扰性要求对干扰作出快速反应,希望有较小采样周期,但DMC 算法在线计算比一般PID 算法复杂,为了使维数不致过高而影响控制的实时性,往往不能把采样周期取得过小.
(2)DMC 控制采用加权方式对预测输出进行校正,不能分辨误差是由模型失配还是由干扰引起的,校正参数难以兼顾鲁棒性和对干扰反应的快速性.
312 解决方法
把DMC 和PID 控制相结合构成DMC ΟPID 串级控制,系统如图2所示
.
图2 DMC ΟPID 串级控制系统
副回路包含系统的主要干扰,采用PID 控制,可取较小的时间常数,可及时克服进入对象的二次干扰.主回路控制采用DMC 算法,目的在于获得良好的跟踪性能并对模型失配有较强的鲁棒性.4 仿 真
设被控对象传递函数为
G (s )=1
(s +1)(s +2)(5s +1)
考虑三种控制方案:(1)DMC 控制,采样周期T =1s ;(2)PID 串级控制,内、
外环对象分别为
图3 抗干扰性比较
G 2(s )=
1
(s +1)(s +2)G 1(s )=1
5s +1
(3)DMC ΟPID 串级控制,内、外环同(2).
(1),(3)控制结果比较如图3所示,图中
分别为出现d =1干扰的DMC 控制及DMC
ΟPID 串级控制结果,串级结构大大改善了
DMC 控制的抗干扰性.・121・23卷 2期 吴丽娟:DMC ΟPID 串级控制算法
(2),(3)控制结果比较如图4,5所示
.
图4 跟踪性能 图5 增益失配时的响应
从仿真结果可见DMC ΟPID 串级控制的控制性能、跟踪性及鲁棒性均胜过PID 串级控制,可作为PID 串级控制的改进方案,在实际工业生产过程中有一定的应用价值.
参考文献
[1] Schmidt G ,Xi Y.A New Design Method for Digital Controllers Based on Nonparameteric Plant Models[R ].In :Tzafestas
S G ed.Applied Digital Control Ammsterdam :North ΟHolland ,1985.93～109.
[2] 王锦标,方崇智.过程计算机控制[M ].北京:清华大学出版社,1990.40～45.
[3] 席裕庚.预测控制[M ].北京:国防工业出版社,1993.10～18.
DMC ΟPID Series Control Algorithm
W U L i Οj uan
(School of Electronic and Information Engineering ,Anshan Institute of I.&S.Technology ,Anshan 114002,China )
Abstract :Combining the DMC with PID control ,this paper provided DMC ΟPID series control algorithm which can be used as the promoted method of PID control.The simulation shows the validity of the pro 2posed algorithm.
K ey Words :predictive control ;PID control ;series contorl
(R eceived November 13,1999)・
221・ 鞍山钢铁学院学报 2000年。