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自70年代以来，除了加强对系统辨识、模型简化、自适应控制、鲁棒控制等的研究外，人们开始打破传统方法的约束，试图面对工业过程的特点，寻找各种对模型要求低、控制综合质量好、在线计算方便的优化控制新算法。预测控制就是在这种背景下发展起来的一类计算机优化控制算法[1～2>。其中动态矩阵控制算法是产生最早、影响最大、应用最广的预测控制算法之一。
我们主要研究了电阻炉炉温系统的动态矩阵控制算法，通过合适的参数整定，成功地将动态矩阵控制应用于大时滞环节中。同时，将其与常规的PID控制算法进行比较，结果表明，该预测控制器具有适应性强，响应速度快，超调小，调节时间短，鲁棒性强等特点。
1 电阻炉炉温控制系统的硬件设计
电阻炉炉温控制系统采用上位机和下位机通信的控制方案。下位机采用以Intel8098单片机为核心的STD总线结构，充分利用了STD总线的高可靠性、高度模块化、标准化、成本低、使用方便等特点。下位机与上位机IBM-PC通过串行口RS-232进行联络，实现系统的调试和监控。通过PC机向下位机传送控制命令，而下位机将数据或结果传给PC机，由PC机完成绘图、打印等功能。系统的总体结构如图1所示。
2 动态矩阵预测控制算法
具体的动态矩阵控制算法参见文献[3～4>。
(1)输入柔化
为避免系统输入急剧变化，经过一个一阶惯性环节对期望跟踪值C(k)作柔化得到参考输入W(k)：
W(k)=[w(k),w(k＋1),…,w(k＋p－1)>T (1)
y(k)为k时刻系统输出，δ为柔化系数，p为预测步数。
(2)闭环预测
由于采用滚动优化方式，每次对系统仅施加第1个控制增量Δu(k)，因此其开环预测为
YM(k)=Yp0(k)＋αiΔu(k) (3)
式中 Yp0(k)为k前一时刻系统输出的p步预测，向量αi=[α1,α2,…，αp>T为模型向量。 | 
