预测控制理论与方法

预测控制

1 前言

自从1946年第一台计算机问世以来,计算机软、硬件技术得到飞速发展。这些技术的发展,使计算机在工业控制的应用中得到了普及的同时,也推动了高级过程控制、人工智能控制等复杂工业控制算法、策略的诞生、发展和完善。首先将计算机直接应用于过程控制系统的思想产生于20世纪50年代前后。当时由美国汤姆森·拉默·伍尔里奇航空公司和得克萨柯公司的工程师们对美国得克萨斯州的波特·阿瑟炼油厂的一台聚合装置,将计算机直接应用于工业控制的可行性问题展开了30年工程量的研究。最终这个计算机控制装置于1959-03在线运行,用来控制26个流量、72个温度、3个压力和3个成分,其基本功能是使反应器的压力最小,确定5个反应器供料的最佳分配,根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量,以确定最佳循环。在过程计算机控制发展领域,值得一提的是预测控制技术的发展。预测控制诞生于20世纪60年代,经过20多年的发展与应用,从线性时不变预测控制发展出应用于非线性、时变系统的多种新的预测控制技术,成为控制工程界研究的一个热点。

2 模型预测控制(MPC)技术

术语“模型预测控制”描述的是使用显示过程模型来控制对象未来行为的一类计算机算法。就一般意义而言,预测控制

1.4.1 闭环控制系统

例1.4还可以说明另一个方面的问题，如果我们仔细地检查这个例子就会发现给定一个时间ki，最优参数ΔU可以通过下式求解：

ΔU??T??R?1?????1TRs??TFx?ki?

?其中??T??R??TRs为设定量变化，??T??R?TF为在预测控制框架下的状态

?1??反馈控制。两项都依赖与系统参数，因此时不变系统的常数矩阵，由于要遵循滚动时域控制原则，我们只选取ΔU在时间ki时的第一部分作为增量控制，因此，

Nc?????Δu?ki??10?0?T??R?????1TRsr?ki???TFx?ki???1.29??Kyr?ki??Kmpcx?ki?,

其中ky是第一部分的????R??T?1TR，Kmpc是第一行里的????R?T?1s?TF。

【17页】

式（1.29）是线性是不变状态反馈的一个标准形式。状态反馈增量为Kmpc。因此，由广义设计模型：

x?k?1??Ax?k??BΔu?k?

将式（1.29）代入广义系统模型里就可以得到闭环系统；将ki换成k导出闭环等式如下：

x?k?1??Ax?k??BKyr?k???A?BKmpc?x?k??BKyr?k??1.30??1.31?

这样，闭环系统的特征值

第四章模型预测控制

内容要点1预测控制的发展 2预测控制的基本原理 3模型算法控制(MAC) 4动态矩阵控制(DMC) 5状态反馈预测控制(SFPC)

6多变量协调预测控制

第一节预测控制的发展

现代控制理论的发展与特点

特点 状态空间分析法 最优性能指标设计

应用 航天、航空等军事领域

要求 精确的数学模型

第一节预测控制的发展

工业过程的特点

多变量高维复杂系统难以建立精确的数学模型工业过程的结构、参数以及环境具有不确定性、时变性、非线性，最优控制难以实现基于模型的控制，但对模型的要求不高

预测控制的产生

采用滚动优化策略，以局部优化取代全局最优利用实测信息反馈校正，增强控制的鲁棒性

第一节预测控制的发展1978年，Richalet、Mehra提出了基于脉冲响应的模型预测启发控制(Model Predictive Heuristic Control, MPHC),后转化为模型算法控制(Model Algorithmic Control,MAC)

1979年，Cutler提出了基于阶跃响应的动态矩阵控制 (Dynamic Matrix Control,DMC)1987年，Clarke提出了基于时间序列模型和在线辨识的广义预测控制(Generalized

中南大学 现代控制理论实验报告

学校：中南大学 学院：信息科学与工程学院 班级：测控 姓名： 学号：

指导老师：郭宇骞 时间：2015年

实验1 用MATLAB分析状态空间模型

1、实验设备

PC计算机1台，MATLAB软件1套。 2、实验目的

① 学习系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法；

② 通过编程、上机调试，掌握系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法学习系统齐次、非齐次状态方程求解的方法，计算矩阵指数，求状态响应；

③ 通过编程、上机调试，掌握求解系统状态方程的方法，学会绘制状态响应曲线；

④ 掌握利用MATLAB导出连续状态空间模型的离散化模型的方法。

3、实验原理说明

参考教材P56~59“2.7 用MATLAB分析状态空间模型” 参考教材P99~101“3.8 利用MATLAB求解系统的状态方程”

4、实验步骤

① 根据所给系统的传递函数或A、B、C矩阵，依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系式，采用MATLAB编程。 ② 在MATLAB界面下调试程序，并检查是否运行正确。

③

隐伏矿预测理论与方法初探

摘?要 隐伏矿体预测理论与方法是当前成矿学和矿产勘查学研究的热点，“减少风险、节省投入、提高效能”是当前隐伏矿产资源勘查的努力目标，而合理的战略思想和方法途径的制定以及各种方法手段的恰当组合和使用是勘查效能的关键，综合利用各种地质、地球物理、地球化学、遥感等方法进行隐伏矿体预测是大势所趋。

关键词 隐伏矿；勘查；初探

中图分类号 p6 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-(2012)052-0222-01

21世纪前20年，我国的经济将保持快速发展，这必将导致对矿业资源需求的大幅增加。但目前国内经济建设需要的大量矿产资源保证程度并不高，一些战略性矿产资源，如石油、铁、铜、锰、铬、铝、钾盐等问题突出，进口依赖程度不断增加。为了切实贯彻国务院关于加强地质工作的决定（国发2006[4]号文件）的精神：“以国内急缺的重要矿产资源为主攻矿种，兼顾部分优势矿产资源，按照东部攻深找盲、中部发挥特色、西部重点突破、境外优先周边的方针，实施矿产资源保障工程。重点加强铁、铜、铝、铅、锌、锰、镍、钨、锡、钾盐、金等矿产勘查”。因此，加强矿业资源勘查，实现找矿重大突破，是全面增强地质勘查的资源保障能力

* * * * 本 科 毕 业 论 文

国内外内部控制理论与方法比较研究

作 者: 学 号: 专 业: 学习中心: 指导教师:

二零 年 月 日

南京大学网络教育本科毕业论文

摘 要

内部控制是随着社会经济进步的需要而不断发展完善的。进入20世纪90年代以后，企业内部控制在世界范围的发展速度超过了以往任何阶段，最为显著的研究成果是美国的COSO报告。加强和完善企业内部控制，已成为理论界和实务界关注的焦点之一。内部控制作为企业管理中的一个重要内容，就越来越受到人们的关注。内部控制理论的发展经历了内部牵制、内部控制制度、内部控制结构、内部控制整体框架以及企业全面风险管理整体框架五个阶段。本文对国内外有关内部控制做了一个简单的分析，并在控制环境要素上面做了着重的比较，提出构建动态内部控制机制的重要性，提出了一些改善企业内部控制理论与方法体系的建议，以及怎么让内部控制与企业管理目标整合，从而提高企业内部控制与经营管理水平，促进

第１９卷第４期２００７年２月

系统仿真学报＠

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

、，０１．１９Ｎｏ．４

Ｆｅｂ．，２００７

基于粒子群算法混合优化的广义预测控制器研究

肖本贤１，朱志国１，刘一福２

（１．合肥工业大学自动化研究所，合肥２３０００９；２．安徽省电力科学研究院，合肥２３００２２）

摘要：提出一种基于粒子群算法混合优化的广义预测控制器（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄ

ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，简称ＰＳＯＧＰＣ），将粒子群优化算法ｒ（ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｘＩ司－ｘ－称ＰＳＯ）于ｌ入到广义预测控制的滚动寻优过程中，有效解决了广义预测控制在被控对象存在约束时难以获得最优预测控制输入及求解复杂的问题。并对普通粒子群优化算法进行了改进，提高了优化过程的求解精度和收敛速度。多种约束情况和对电厂锅炉的主汽温控制系统的仿真结果表明了该

ｏｎ

方法的有效性和优良的控制性能。

关键词：广义预测控制；粒子群优化算法；混合优化策略；约束中图分类号：ＴＰ３０１，ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７３１Ｘ（２００７）０４—０８２０．０５

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＨｙ

第１９卷第４期２００７年２月

系统仿真学报＠

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

、，０１．１９Ｎｏ．４

Ｆｅｂ．，２００７

基于粒子群算法混合优化的广义预测控制器研究

肖本贤１，朱志国１，刘一福２

（１．合肥工业大学自动化研究所，合肥２３０００９；２．安徽省电力科学研究院，合肥２３００２２）

摘要：提出一种基于粒子群算法混合优化的广义预测控制器（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄ

ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，简称ＰＳＯＧＰＣ），将粒子群优化算法ｒ（ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｘＩ司－ｘ－称ＰＳＯ）于ｌ入到广义预测控制的滚动寻优过程中，有效解决了广义预测控制在被控对象存在约束时难以获得最优预测控制输入及求解复杂的问题。并对普通粒子群优化算法进行了改进，提高了优化过程的求解精度和收敛速度。多种约束情况和对电厂锅炉的主汽温控制系统的仿真结果表明了该

ｏｎ

方法的有效性和优良的控制性能。

关键词：广义预测控制；粒子群优化算法；混合优化策略；约束中图分类号：ＴＰ３０１，ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７３１Ｘ（２００７）０４—０８２０．０５

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＨｙ

山东电力技术

2009年第6期（总第170期）SHANDONG DIANLI JISHU

0引言

在工业控制过程中，PID类型的控制技术占有主导地位，特别是在化工、冶金过程控制中，众多量大而面广的控制过程如温度、流量、压力、液位，基本上仍应用着PID类型的控制单元。虽然未来的控制技术应用领域会越来越广，被控对象会越来越复杂，但是以PID为原理的各种控制器仍是工业控制的重要部分。

随着科学技术的迅猛发展，对自动控制系统的控制精度、响应速度、系统的稳定性和适应能力的要求越来越高，传统的PID控制主要是控制具有确切模型的线性过程，而实际上，大多数工业过程都不同程度地存在非线性，有时甚至是非常严重的非线性，同时有些过程很难或不能建立数学模型，因而一般的PID控制无法实现对此类过程的精确控制，而模糊控制不需要建立过程数学模型，适用于复杂的难以建立精确数学模型的对象，这是将其应用于工业过程控制的主要原因，模糊控制因而得到越来越广泛的应用。

模糊控制系统是一种典型的智能控制系统，是通过计算机完成人们用自然语言所描述的控制活动，可以不需要知道被控对象的数学模型即可实现较好的控制，具有系统响应快，超调小，过渡过程时间短等优点。在控制原理上它应用模糊集合论、模糊语言变量和

关于医疗保险支付方式的论文

中国循证医学杂志 2009, 9(11): 1193～1199

论 著 二次研究

中美两国医疗费用控制理论与方法比较研究

郑小华1 胡锦梁1 钱恩奎1 翟清华2 蒋 超2

1. 四川省医学科学院（四川省人民医院）卫生政策与信息技术研究所（成都 610072）；2. 成都中医药大学管理学院（成都 610075）

摘要 目的 医疗费用增长是一个国际性问题，通过比较中美医疗费用控制的理论和方法，寻找出适应于我国医疗费用控制的策略，服务于我国正在进行的新一轮医疗卫生体制改革。方法 根据检索策略搜索文献，而后按照纳入排除标准筛选文献，并用文献定量分类表提取相关信息进行描述性统计分析。结果 在对医疗费用的控制问题上，美国学术界呈现出持续、稳步增高的关注趋势，而中国学术界则显示出较大的波动性；在对医疗费用增长原因、医疗费用增长的合理性以及所主张的医疗费用控制的具体方法和策略上，中美两国学者存在较大差异。结论 医疗费用控制目的源于不同的发展基础，而且利益主体确定医疗费用控制主体。我国应因地制宜的开发有效的费用控制策略与方法。

关键词 医疗费用；费用增长；费用控制；比较研究

A Comparative Study on Theories and