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动态矩阵算法在大时滞环节中的应用


   闭环预测为开环预测加上反馈校正:
 Yp(k)=YM(k)+hi[Y(k+1)-YM(k)>   (4)
 式中 hi为误差校正系数。
   (3)滚动时域优化
   在滚动优化时,取目标函数为如下形式的二次性能指标:
 
 式中 Q、R为权阵,Q≥0,R>0。
   在实施控制中,仅将Δu(k)施加于系统,令
    dT=[1,0,…,0>[ATQA+R>-1ATQ=
     [d1,d2,…,dp>     (6)
 式中 A为P×M维模型矩阵,M表示控制时域长度。
   dT可离线设计,在线仅需计算点积:

 Δu(k)=dT·[W(k)-Yp(k)>   (7)
 u(k)=u(k-1)+Δu(k)   (8)

 3 参数设计
   电阻炉系统是一个纯滞后大惯性环节,因此其参数整定与常规对象有所不同。这些参数的选择将直接影响到控制性能。
   (1)采样周期T和建模时域长度N的选择 采样周期T的选择和建模时域长度N的选择密切相关,T越小,N越大,计算量也越大,但此时系统的抗干扰能力越强;反之亦然。
   为了提高系统稳态时的抗干扰能力,我们取T=9s。因为纯滞后环节的存在,所以阶跃响应系数前几项为零。此系统采样周期较小而对象的过渡过程时间很长,但其阶跃响应经一段复杂的动态变化后呈指数上升形式。因此,N的选择不需延伸到阶跃响应的稳态,只要使N·T覆盖阶跃响应动态变化激烈的部分即可。这时,最后一个状态量的计算不能再用平推公式YN(k)=YN-1(k),而应用递推公式:

 YN(k)=(1+σ)YN-1(k)-σYN-2(k)  (9)

 式中 σ=exp(-T/Ta),Ta是阶跃响应后面部分的时间常数,它不用精确计算,σ可在线凑试。这相当于把模型截断后的指数上升信息都集中到参数σ中反映出来,实际上是前N-1个数据形成的阶跃模型和最后一步的参数化模型的组合。基于上述分析,经多次仿真计算,我们取N=50。利用飞升曲线,可得到其模型向量αi。

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