基于局部模型网络的主汽温阶梯式动态矩阵控制

火电厂主汽温系统的大惯性、时变性和多扰动等特点导致采用传统串级PID控制难以取得令人满意的控制效果。为了克服传统控制方案的缺陷,提出了一种基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制算法。首先,通过引入阶梯式策略有效解决了原始动态矩阵控制算法固有的矩阵求逆问题;其次,通过引入扰动前馈补偿,提高了主汽温系统的抗扰动能力;最后,针对不同工况下动态特性大幅度变化的主汽温对象,设计了基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制器。仿真结果表明,相比于传统控制算法,所提算法明显提升了主汽温系统的全局设定值跟踪性能、抗扰动性能和鲁棒性能,可以满足火电机组主汽温的控制要求。

基于快速动态矩阵控制的抗积分饱和方法

积分饱和在闭环控制系统中是一个不可忽视且非常常见的工业现象,它会导致闭环系统控制品质降低甚至引起闭环不稳定。传统采用二次规划(QP)的QDMC技术往往会消耗大量计算资源和计算时间,并且难以在嵌入式系统中实现。为此,提出一种基于动态矩阵控制算法(DMC)的抗积分饱和方法,该方法模仿QDMC在处理输入积分饱和时的控制逻辑,显著加快了计算速度,而且算法不需要进行二次规划,还可以进行嵌入式设计。模拟研究结果证实了所提算法的有效性。

基于动态矩阵控制算法的微波加热温度控制

微波加热具有加热速度快、均匀性好以及体加热等优点,已广泛应用于食品、材料、化工以及医药等领域。在实际应用中,一般采用比例-积分-微分控制(Proportional Integral Derivative control,PID)算法来控制加热过程的温度,以达到较好的加热效果。然而,基于PID算法的微波加热温控系统存在控制速度较慢、超调量较高以及稳态误差较大的问题。为此,本文提出了采用动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control,DMC)算法,实现对微波加热过程的快速稳定控制。本文首先介绍了DMC算法的基本原理。然后以土豆为例,搭建了基于固态源的微波加热系统,并测量了系统的模型参数,讨论了优化时域、校正系数、控制系数和控制时域等参数对控制系统性能的影响。最后与PID控制算法的实际控制结果进行了比较。结果表明,与PID算法相比,本文提出的基于DMC算法的微波加热的温度控制,其超调量减小了69.8%,上升时间减小了22.2%,调整时间减小了64.9%,最大稳态误差减小了22.9%。

基于PSO的管式加热炉热效率动态矩阵控制

在常压管式加热炉热效率的研究中,需要对热效率进行有效的在线测量并且选用相对可靠的先进控制方法。在研究加热炉燃烧机理的基础上,采用基于原理和数据处理的在线测量方法,并在加热炉效率优化控制的过程中引入了动态矩阵控制方法。与传统的控制方法相比,动态矩阵控制的引入使系统具有更好的控制效果。同时,选择粒子群算法对动态矩阵控制的参数进行了寻优处理。粒子群算法在动态矩阵参数的寻优过程中相对缩短了寻优时间,并提升了控制品质。最后,与内模控制进行了比较。结果表明,动态矩阵控制方法可以达到更好的控制效果。

SCR脱硝系统伪前馈动态矩阵控制算法的应用

SCR脱硝系统目前仍然是我国燃煤发电控制污染物排放的主要手段。然而,目前部分电厂并未实现超低排放,且自动控制水平欠佳。此外,在实际应用中现场工程师往往会着重关注脱硝系统在自动控制作用下的系统特性,如上升时间、最大超调量等等。研究合理且先进的SCR脱硝系统的控制策略,可以为电厂实现氮氧化物的达标排放提供技术手段,改善现场控制效果。基于此,我们为SCR脱硝开发了一种伪前馈动态矩阵控制算法。在根据现场运行数据离线辨识得到SCR脱硝系统的有限阶跃响应模型后,算法可以根据期望现场工程师期望的闭环响应特性离线地设计伪前馈补偿器,随后将补偿器在线实施,并在每个采样时刻求解改进的优化问题。算法上线结果验证了所提算法的有效性与优势。

孤网模式下水轮机调速改进动态矩阵控制

为提高水轮机组工作于孤网模式时的动态性能,建立了混流式水电机组的数学模型。针对系统在运行过程中始终存在负荷扰动以及模型参数随工况变化的特点,设计了改进的动态矩阵控制算法。在不同工况下分别对系统施加频率扰动和负荷扰动,进行了水轮机系统的改进动态矩阵控制、动态矩阵控制、PID控制的仿真对比实验。仿真结果表明,与PID控制和动态矩阵控制相比,所提控制策略可明显改善系统的动态性能、有效缩短过渡过程的调节时间,并能够减小系统频率的波动范围。

循环流化床系统多变量二次动态矩阵控制

循环流化床工业系统具有强非线性、多变量、强耦合和大滞后等特点,需要兼具多变量协同和解耦功能的控制系统设计.依据循环流化床工业系统多变量间的耦合关系,建立燃烧系统的传递函数矩阵模型,采用多变量二次动态矩阵控制策略,在预测控制框架内实现了控制回路的自解耦和多变量协同.仿真结果表明:设计的控制策略提高了循环流化床工业系统的动态响应和稳态行为.

大型电站锅炉主蒸汽温度的模块化阶梯式动态矩阵控制

针对淮南平圩电厂#1锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,在充分了解系统特性、综合考虑各个扰动因素后,作者引入10个影响因素,提出了采用模块化、阶梯式动态矩阵控制方案,成功地解决了该厂2008t/h锅炉主蒸汽温度难以自动调节的问题,使其控制指标达到540±3℃之内,优于国家标准540±4℃.这一实施方案能解决大惯性、大时延及多扰动系统控制问题,具有在线辨识、滚动优化和实时反馈等优点.

一种改进的多变量动态矩阵控制算法及应用

为克服重油催化裂化分馏塔控制中存在的满足镇定设计的同时,难以优化系统性能的不足。以PID和DMC(Dynamic Matrix Control)为基础,提出一种新型多变量PIDDMC算法。该算法兼具PID结构简单、参数方便调节,和DMC滚动优化、鲁棒性强的特点。利用Lyapunov稳定性理论证明了该算法可保证系统闭环稳定。以Shell公司重油催化裂化分馏塔为控制对象,仿真验证了该算法克服了PID超调量大,过程输出耦合严重,及DMC绝对误差积分值大的缺点。在模型匹配及模型失配情况下,都具有静态误差小、超调小、调节时间短和鲁棒性强等优点,对多变量过程具有良好的控制效果。

基于阶梯式动态矩阵控制的电烤箱温度控制系统

通过测试电烤箱的阶跃响应 ,用作图法得到电烤箱的模型 .在此基础上将阶梯式动态矩阵控制应用于电烤箱温度控制系统中 ,该算法能有效处理系统的时延 ,对模型的依赖性较低 ;而且由于阶梯式控制策略的引入使得计算简单 ,控制量变化平缓 ,很适合于实际应用 .

基于动态矩阵控制的DAB变换器电流应力与回流功率优化方法

针对双重移相控制的双有源桥(DAB)变换器存在的电流应力和回流功率问题,建立了电流应力和回流功率的权重优化函数,其设计原则为保证电流应力抑制效果并同时减小回流功率。分析了权重因子的优化选取过程,从而获取2种工作模式下DAB变换器的内、外移相比。为了改善DAB变换器输出电压的动态响应性能,提高负载适应性和鲁棒性,提出了基于动态矩阵控制的电压预测控制方法。最后,结合StarSim实时仿真机和DSP芯片搭建了DAB变换器的半实物实验平台,实验结果验证了所提控制策略在提高DAB变换器电压动态响应性能、抑制电流应力和减小回流功率方面的有效性和正确性。

阶梯式动态矩阵控制及在温度控制系统中的应用

论文针对预测控制算法需要进行复杂矩阵运算的缺点 ,把阶梯式控制策略运用在动态矩阵控制算法中 ,使矩阵运算变成标量运算 ,计算大为简单 ,而且鲁棒性增强 ,很适合于实际应用 .文中给出的电烤箱控制效果显示出算法的优良性能 .

随机延迟网络控制系统中的分段时戳动态矩阵控制

针对网络控制系统中小于一个采样周期的随机延迟,引入了分段时戳动态矩阵控制算法.通过时戳方法测量网络延迟,在线校正系统的阶跃响应系数向量和控制系数向量,并采用分段算法来减少所需的在线计算量.给出了算法的推导过程和程序实现方法,并基于实时控制系统仿真平台TrueTime进行仿真研究.应用该算法对共享以太网中直流电机进行控制,取得了比标准动态矩阵控制算法更好的控制品质.

动态矩阵控制参数的满意优化

动态矩阵控制（ＤＭＣ）算法是一种基于被控对象的阶跃响应、适用于渐进稳定的线性对象的预测控制算法，它具有结构清晰、算法简单的特点．但由于其参数仅间接影响控制系统的性能，与控制的快速性．稳定性、鲁棒性、抗干扰性等没有直接的解析关系可作为设计的定量依据，给设计者造成很大的困难．本文提出了运用满意解原理，通过仿真进行参数优化的方法，可为ＤＭＣ算法的参数设计提供参考．

动态矩阵控制在渠道运行系统中的应用

基于预测控制的优良品质,将预测控制中的动态矩阵控制(DMC)引入渠系自动控制,设计DMC控制器,以改良系统的动态性能.对单渠段系统建立动态矩阵控制模型,采用等体积运行方式控制渠段中点水位,用SaintVenant方程求解水力过程,并采用Matlab及Simulink软件仿真.对其稳定性等进行分析,表明该控制器能够增强系统的鲁棒性,特别对解决时滞问题有显著效果.

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥DAB(dual active bridge)DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移比与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制DMC(dynamic matrix control)算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化和反馈校正3个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程。最后,将所提控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行了仿真比较。仿真结果表明:该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段、输入电压突变和负载突变时大大改善了变换器的电压动态响应性能。

基于紧格式线性化的无模型动态矩阵控制

针对常规无模型自适应控制(MFAC)算法只利用了受控系统I/O数据的零阶信息,许多系统内部信息没有充分利用的缺陷,提出了一种基于紧格式线性化的无模型动态矩阵控制方法。该方法利用紧格式线性化方法把非线性系统转化为一组由伪梯度向量描述的线性系统,将动态矩阵控制算法的预测模型和该伪梯度向量相结合,推导出无模型动态矩阵控制的动态模型。在此基础上,利用滚动优化和反馈校正等策略,推导出了无模型动态矩阵控制律的解析式。由于该方法中引入了受控系统I/O数据所带的系统内部信息,极大地提高了预测模型的精确性,增强了系统的鲁棒性,从而有效改善了控制器的控制性能。仿真结果表明该算法具有一定的结构自适应性、良好的伺服性和较强的鲁棒性。

基于PSO在线优化的多模型自适应动态矩阵控制

针对常规的自适应动态矩阵控制算法,在实际被控对象的模型参数发生突变时,系统的瞬态响应较差,提出了基于PSO在线优化的多模型自适应动态矩阵控制方法。对一类含跳变参数的单输入单输出离散时间被控对象,在模型参数范围未知情况下,以自适应模型参数为依据,经规则判断后通过所提出的基于双群体深度搜索的粒子群优化(PSO)算法在线优化自适应模型参数,并通过所定义的模型相似度自动建立多个固定模型。通过指标切换函数找到当前最优控制器。仿真结果表明,该方法明显优于常规的自适应动态矩阵控制算法,说明了该方法的有效性和可行性。

核电站热功率跟踪汽轮机负荷的动态矩阵控制仿真研究

核电站的动力堆控制系统是一个带不确定参数及干扰的复杂非线性系统 ,采用常规的古典控制很难保证其热功率精确跟踪汽轮机负荷的变化。该文利用系统单位阶跃响应序列建立了一种非参数模型 ,并应用动态矩阵控制原理提出了一种动力堆热功率跟踪负荷变化的数字控制新方法。该方法跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰。通过仿真检验和调试证明了该设计方法的正确性和有效性 。

动态矩阵控制的截断误差校正

动态矩阵控制（ＤＭＣ）的模型向量存在截断误差时会使系统产生动态偏差．截断误差越大，动态偏差亦越大，甚至造成系统不稳定．文中分析了产生动态偏差的机理，提出了一种根据截断误差大小选取不同位移矩阵来校正截断误差的方法，减小了截断误差对系统性能的影响．改进后的ＤＭＣ允许模型向量存在一定的截断误差，从而能以较小的建模时域或较高的采样频率实现高性能的ＤＭＣ．仿真结果表明，该方法几乎能完全消除模型向量截断误差的影响，适用于开环阶跃响应为Ｓ形的对象以及开环响应最后区段单调变化的对象．