比例-积分控制加广义预测控制算法及其应用 被引量：16

1

作者 薛生辉 曲俊海 +3 位作者 王永宏 张红梅 师永平 薛美盛 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1320-1330,共11页

针对比例–积分(proportional-integral, PI)控制因不能预测未来输出而提前改变控制量使其用于光电稳定伺服系统时往往响应剧烈的问题,研究了光电稳定伺服系统的广义预测控制(generalized predictive control, GPC).首先通过证明受控自... 针对比例–积分(proportional-integral, PI)控制因不能预测未来输出而提前改变控制量使其用于光电稳定伺服系统时往往响应剧烈的问题,研究了光电稳定伺服系统的广义预测控制(generalized predictive control, GPC).首先通过证明受控自回归积分滑动平均(controlled auto-regressive integral moving-average, CARIMA)模型的直接递推预测与Diophantine方程预测等价,提出了预测较快的模型等价预测GPC算法,其预测复杂度比原GPC降低了一个阶次.其次通过对PI和GPC的特点进行分析,综合考虑两者的优缺点,提出了一种新型的基于PI增量和GPC增量加权的比例积分控制加广义预测控制(proportional-integral control plus generalized predictive control, PI+GPC)算法,实现了基于历史、当前和未来偏差计算控制量,并给出了算法设计流程和参数选取规则.最后通过仿真并在某光电稳定伺服平台上验证后得出, PI+GPC和PI相比稳定精度有所提高,且平稳性和快速性大为改善. 展开更多

关键词 PI控制 广义预测控制 DIOPHANTINE方程 carima模型 伺服系统

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对角CARIMA模型多变量广义预测控制改进算法 被引量：12

2

作者 李奇安 褚健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期423-426,共4页

为了增强多变量广义预测控制算法(MGPC)的实用性,对其实现形式进行了进一步的简化.利用对角CARIMA模型的结构特点,先对系统中单个输出变量期望值的自由响应部分进行分解推导,将其表达成自由响应项系数与系统输入输出变量已知值乘积的形... 为了增强多变量广义预测控制算法(MGPC)的实用性,对其实现形式进行了进一步的简化.利用对角CARIMA模型的结构特点,先对系统中单个输出变量期望值的自由响应部分进行分解推导,将其表达成自由响应项系数与系统输入输出变量已知值乘积的形式,得到此输出变量的预测表达式,然后将系统所有输出变量的预测表达式代入目标函数中,得到的控制增量等于控制器系数与参考轨迹、过程输入输出历史数据的乘积.控制器系数只与模型参数及设计参数有关,求解控制量时不再需要进行模型输出预报,控制器结构简单,实现容易.对比实验结果表明了该方法保持了常规MGPC方法的优秀控制性能. 展开更多

关键词 广义预测控制 多变量 carima模型 自适应控制

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对角CARIMA模型多变量广义预测控制器系数直接算法 被引量：10

3

作者 李奇安 褚健 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期59-65,共7页

为了简化多变量广义预测控制MGPC的设计与实现,提出了对角CARIMA(Controlledautoregressiveintegratedmovingaverage)模型MGPC控制器系数的直接求解方法.利用多变量对角CARIMA模型直接递推得到了非常简洁的MGPC控制器,控制增量等于控制... 为了简化多变量广义预测控制MGPC的设计与实现,提出了对角CARIMA(Controlledautoregressiveintegratedmovingaverage)模型MGPC控制器系数的直接求解方法.利用多变量对角CARIMA模型直接递推得到了非常简洁的MGPC控制器,控制增量等于控制器系数与设定值、过程输入输出历史数据、模型预测误差历史数据的乘积,控制器系数只与模型参数和设计参数有关,控制器系数维数只由模型结构参数决定.避免了Diophantine方程的求解,减少了在线计算量,简化了MGPC控制器的实现.在一个DCS控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 广义预测控制 多变量 carima模型 自适应控制 直接算法

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对角CARIMA模型多变量广义预测控制 被引量：10

4

作者 李奇安 褚健 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期541-545,共5页

为了丰富多变量广义预测控制算法(MGPC)的建模能力、降低其求解难度、增强其控制参数选择的灵活性,采用对角形式的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型来改进MGPC.通过把CARIMA模型中的A与C矩阵构造成对角多项式矩阵的形式,把m个输入n... 为了丰富多变量广义预测控制算法(MGPC)的建模能力、降低其求解难度、增强其控制参数选择的灵活性,采用对角形式的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型来改进MGPC.通过把CARIMA模型中的A与C矩阵构造成对角多项式矩阵的形式,把m个输入n个输出的多变量对象的参数辨识与模型预测问题分解成一系列m个输入单个输出子对象的参数辨识与模型预测问题.一方面简化了模型辨识问题,另一方面避免了模型预测中大量的矩阵运算,从而减轻了在线运算负担,简化了MGPC的实现,增强了MGPC的实用性.在一个由集散控制系统(DCS)控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明,该方法保持了常规MGPC方法的优良性能. 展开更多

关键词 广义预测控制 多变量 自适应控制 carima模型

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一种新型广义预测控制快速算法 被引量：9

5

作者 王一晶 左志强 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期295-298,共4页

广义预测控制(GPC)作为一种优良的算法受到了许多学者的重视.其基本思想是根据过去的输入输出以及未来输入通过优化二次型目标函数来预测未来输出.传统的GPC的缺点是计算量大.本文在隐式广义预测控制的基础上,通过改进其目标函数,提出... 广义预测控制(GPC)作为一种优良的算法受到了许多学者的重视.其基本思想是根据过去的输入输出以及未来输入通过优化二次型目标函数来预测未来输出.传统的GPC的缺点是计算量大.本文在隐式广义预测控制的基础上,通过改进其目标函数,提出了一种新型广义预测控制快速算法,避免了在线求解Diophantine方程和矩阵求逆,大大降低了计算量.仿真结果表明该算法的有效性. 展开更多

关键词 广义预测控制 DIOPHANTINE方程 快速算法 GPC 目标函数 carima模型

原文传递

基于CARIMA模型的自适应预测函数控制在锅炉燃烧系统中的应用 被引量：6

6

作者 王文兰 张嘉英 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期127-130,共4页

针对目前火电厂锅炉燃烧控制系统的大滞后、强耦合、变工况等突出问题,提出了一种基于卡尔曼(CARIMA)模型的自适应预测函数控制方法。该方法先利用预测模型得到系统未来时刻输出,然后将设定输出值和预测值间的预测误差变化率作为自适应... 针对目前火电厂锅炉燃烧控制系统的大滞后、强耦合、变工况等突出问题,提出了一种基于卡尔曼(CARIMA)模型的自适应预测函数控制方法。该方法先利用预测模型得到系统未来时刻输出,然后将设定输出值和预测值间的预测误差变化率作为自适应控制器的输入,控制器利用最小二乘算法推理得到控制输出。当被控对象模型参数未知或渐时变时,该方法通过实时辨识过程模型的参数来实时修正预测函数控制器的参数,这样可以进一步提高预测函数控制方法的控制品质,提高锅炉的燃烧效率。仿真实验表明,自适应预测函数控制是一种计算简单、鲁棒性和适应性较强、控制精度高的控制方法。 展开更多

关键词 carima模型 预测函数控制 自适应 锅炉燃烧系统 MATLAB仿真

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对角CARIMA模型输入输出约束自适应广义预测控制 被引量：8

7

作者 李奇安 李平 李悦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1483-1488,共6页

为了简化输入输出约束存在时多变量广义预测控制算法的设计与实现问题,提出了对角结构形式的多变量CARIMA模型的约束广义预测控制算法。根据对角CARIMA模型的结构特点将多输入多输出对象的模型输出预报和参数辨识转化为多输入单输出子... 为了简化输入输出约束存在时多变量广义预测控制算法的设计与实现问题,提出了对角结构形式的多变量CARIMA模型的约束广义预测控制算法。根据对角CARIMA模型的结构特点将多输入多输出对象的模型输出预报和参数辨识转化为多输入单输出子对象的模型输出预报和参数辨识,并详细分析了系统的输入输出约束形式,将模型输出预报、目标函数和约束条件中依赖于模型参数的项与依赖于过程历史数据的项完成分离,简化了模型输出预报的计算及优化问题的求解,从而简化了约束多变量广义预测控制算法的实现。在一个DCS控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 广义预测控制 自适应控制 carima模型 多变量控制 约束控制

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空调房间室温广义预测控制的仿真研究 被引量：2

8

作者 李绍勇 崔旭春 +4 位作者 王刚 王瑛 闫树龙 杨蓉霞 韩喜莲 《建筑热能通风空调》 2003年第6期23-26,22,共5页

简述了广义预测控制(GPC)的原理,建立了空调房间室温的CARIMA模型(即受控的自回归积分滑动平均模型)和基于该模型的空调房间室温广义预测控制系统。利用Matlab对该控制系统进行了仿真,并与常规PID控制进行比较,证明了广义预测控制可以... 简述了广义预测控制(GPC)的原理,建立了空调房间室温的CARIMA模型(即受控的自回归积分滑动平均模型)和基于该模型的空调房间室温广义预测控制系统。利用Matlab对该控制系统进行了仿真,并与常规PID控制进行比较,证明了广义预测控制可以应用于空调系统的控制过程,并能取得良好的控制品质和鲁棒性。 展开更多

关键词 房间 室温 广义预测控制 空调系统 carima模型 MATLAB

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分批重复过程迭代学习广义预测控制 被引量：6

9

作者 李书臣 徐心和 李平 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期734-737,共4页

针对一类分批重复操作过程,提出迭代学习广义预测控制(ILGPC)算法·该算法利用以前的过程输入输出信息,在GPC结构中增加干扰预测估计的迭代学习前馈回路,通过对部分可重复干扰的估计和学习,提高了分批重复操作过程的控制品质,减小... 针对一类分批重复操作过程,提出迭代学习广义预测控制(ILGPC)算法·该算法利用以前的过程输入输出信息,在GPC结构中增加干扰预测估计的迭代学习前馈回路,通过对部分可重复干扰的估计和学习,提高了分批重复操作过程的控制品质,减小了跟踪误差·对算法的稳定性做了分析,并以间歇聚合反应过程为仿真对象,研究了算法的稳定性和鲁棒性· 展开更多

关键词 迭代学习控制 广义预测控制 重复操作过程 收敛性分析 carima模型

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基于神经网络逆模型的广义预测控制及应用 被引量：7

10

作者 于蒙 邹志云 +1 位作者 朱文超 孟磊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第9期1747-1753,共7页

针对pH过程Hammerstein辨识模型,采用前馈神经网络辨识的逆模型控制策略。将辨识后的逆模型引入控制系统中,补偿Hammerstein模型的静态非线性,使强非线性pH过程呈伪线性特征,非线性的控制策略设计转变为线性控制策略设计。引入DE-LM算法... 针对pH过程Hammerstein辨识模型,采用前馈神经网络辨识的逆模型控制策略。将辨识后的逆模型引入控制系统中,补偿Hammerstein模型的静态非线性,使强非线性pH过程呈伪线性特征,非线性的控制策略设计转变为线性控制策略设计。引入DE-LM算法,提高了逆辨识精度。根据伪线性结构,采用基于CARIMA模型的GPC实现控制。控制仿真实验结果表明,所建立的控制策略优于传统的PID控制算法,具有良好的设定值跟踪性能和抗干扰控制响应。 展开更多

关键词 PH中和过程 HAMMERSTEIN模型 DE-LM算法 carima模型 GPC

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广义预测在永磁同步电动机控制中的应用 被引量：4

11

作者 王国良 孙鹤旭 李练兵 《自动化技术与应用》 2004年第5期5-7,19,共4页

对于永磁同步电动机 ,在对其数学模型进行详细分析的基础上 ,在转子坐标系中建立了永磁同步电动机传动系统SISO(单输入输出 )的CARIMA(受控自回归积分滑动平均 )模型 ,研究了同步电动机速度模态的广义预测控制的理论 ,通过仿真可以看出... 对于永磁同步电动机 ,在对其数学模型进行详细分析的基础上 ,在转子坐标系中建立了永磁同步电动机传动系统SISO(单输入输出 )的CARIMA(受控自回归积分滑动平均 )模型 ,研究了同步电动机速度模态的广义预测控制的理论 ,通过仿真可以看出调整预测步数Ny,及控制加权序列λ 。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 广义预测 carima模型

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基于广义预测控制算法的表冷器出风温度控制 被引量：6

12

作者 白建波 王孟 +2 位作者 苗国厂 张宇 李洋 《制冷与空调（四川）》 2015年第1期78-82,共5页

表冷器出风温度控制是整个暖通系统中的关键控制环节。为了提供给变风量末端的送风温度更接近设定值,在变风量中央空调系统实验平台上,对表冷器进行流量阶跃响应实验,并用测试法得到表冷器数学模型。在此基础上,将广义预测控制算法应用... 表冷器出风温度控制是整个暖通系统中的关键控制环节。为了提供给变风量末端的送风温度更接近设定值,在变风量中央空调系统实验平台上,对表冷器进行流量阶跃响应实验,并用测试法得到表冷器数学模型。在此基础上,将广义预测控制算法应用于表冷器的出风温度控制,该算法采用CARIMA模型,对三种情况下表冷器出风温度的控制性能进行研究。结果表明:该算法能实时在线辨识表冷器模型参数,克服了系统时变特性的不利影响;通过与相应PID控制比较,验证了该算法具有更高的稳定性、准确性及鲁棒性。 展开更多

关键词 变风量空调系统 广义预测控制 carima模型 表冷器 PID控制

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对角CARIMA模型多变量自适应约束广义预测控制 被引量：5

13

作者 李奇安 李平 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期330-334,341,共6页

为了简化约束存在时多变量广义预测控制算法的设计与实现,依据对角CARIMA模型的结构特点,将多输入多输出对象的参数辨识和模型预报问题转化为一系列多输入单输出子对象的参数辨识和模型预报问题.推导了输入输出的约束形式及优化求解过程... 为了简化约束存在时多变量广义预测控制算法的设计与实现,依据对角CARIMA模型的结构特点,将多输入多输出对象的参数辨识和模型预报问题转化为一系列多输入单输出子对象的参数辨识和模型预报问题.推导了输入输出的约束形式及优化求解过程,简化了多变量对象的参数辨识、模型预报、目标函数和约束条件系数矩阵的计算.在由DCS控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 广义预测控制 自适应控制 carima模型 多变量 约束控制

原文传递

换热机组供水温度的广义预测控制 被引量：4

14

作者 李绍勇 陈希平 +3 位作者 王刚 范宗良 闫树龙 蔡颖 《甘肃科学学报》 2004年第3期95-98,共4页

　针对热工过程对象具有大惯性、大时滞、时变和非线性等动态特性,建立了热力站换热机组的CARIMA模型和基于该模型的供水温度广义预测控制系统.利用Matlab对该控制系统进行了仿真,并与PID控制进行了比较,证明了广义预测控制(GPC)可以应... 　针对热工过程对象具有大惯性、大时滞、时变和非线性等动态特性,建立了热力站换热机组的CARIMA模型和基于该模型的供水温度广义预测控制系统.利用Matlab对该控制系统进行了仿真,并与PID控制进行了比较,证明了广义预测控制(GPC)可以应用于热工过程控制中,并能取得良好的控制品质和鲁棒性. 展开更多

关键词 换热机组 carima模型 广义预测控制(GPC) 仿真

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基于CARIMA模型的锅炉燃烧控制系统设计及优化 被引量：4

15

作者 印江 侯鹏飞 白建云 《热力发电》 CAS 北大核心 2013年第9期100-104,共5页

针对燃煤锅炉实际运行工况,建立了锅炉燃烧系统的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型,并对该模型设计了模糊预测控制器,根据广义预测控制(GPC)的自校正多步预测和反馈校正等特点,将模糊控制作为广义预测控制的校正调节;将锅炉燃烧控制... 针对燃煤锅炉实际运行工况,建立了锅炉燃烧系统的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型,并对该模型设计了模糊预测控制器,根据广义预测控制(GPC)的自校正多步预测和反馈校正等特点,将模糊控制作为广义预测控制的校正调节;将锅炉燃烧控制系统划分为燃料量、送风量、炉膛压力3个控制子系统,采用模糊PID控制器对各控制子系统进行了优化。结果表明,优化后的燃料量控制系统在保证控制精度的基础上,使系统响应较平稳,跟踪速度更快;优化后的送风量和炉膛压力控制系统调节时间短,超调量和稳态误差均为0,且具有很强的抗干扰能力。 展开更多

关键词 锅炉 燃烧系统 carima模型 模糊预测 多变量控制

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对角CARIMA模型多变量广义预测近似解耦控制 被引量：4

16

作者 李奇安 金鑫 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1764-1769,1797,共7页

针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的... 针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的耦合性.根据模型预测值与参考轨迹之间的偏差实时调整目标函数中跟踪误差的加权系数,达到进一步降低各个回路之间耦合的目的.加权系数调整的基本原则是,每个输出跟踪误差的加权系数是由其他输出在同时刻偏离参考轨迹的加权误差平方和构成.当某个输出偏离目标值时,其他输出的跟踪误差权值相对增大,以避免输出之间的相互扰动,达到近似解耦的目的.利用单变量GPC、多变量MGPC、基于设定值观测器解耦的MGPC以及提出的近似解耦方法,分别对温室温度和相对湿度控制系统进行仿真实验.仿真结果显示,近似解耦算法控制平稳,输出变量之间的相互扰动显著降低. 展开更多

关键词 多变量系统 carima模型 广义预测控制 解耦控制

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聚合釜温度自适应预测控制设计与仿真 被引量：2

17

作者 李国友 孟岩 +2 位作者 夏永彬 纪执安 闫春玮 《计算机与应用化学》 CAS 北大核心 2018年第5期366-374,共9页

在聚合反应升温到设定温度的过渡阶段,由于聚合颗粒的不断产生影响聚合釜传热系数,其温度被控对象特性也会发生变化,如容量滞后变化、滞后时间的变化等,温度控制具有的非线性、滞后、参数慢时变的特性,本文提出一种基于CARIMA模型的自... 在聚合反应升温到设定温度的过渡阶段,由于聚合颗粒的不断产生影响聚合釜传热系数,其温度被控对象特性也会发生变化,如容量滞后变化、滞后时间的变化等,温度控制具有的非线性、滞后、参数慢时变的特性,本文提出一种基于CARIMA模型的自适应广义预测控制,以工艺常见的一阶惯性滞后对象为研究对象,利用递推最小二乘法不断在线辨识修正其CARIMA模型参数,并通过改进的JGPC广义预测控制计算最优化的控制量,从而能够达到自适应被控对象变化,实现无超调最优平滑控制。通过仿真实验,得出该方法能够在对象特性发生改变时仍能保持良好的曲线特性,与传统PID相比,具有优良的自适应控制效果。 展开更多

关键词 carima模型 改进广义预测控制JGPC 自适应控制 无超调 聚合釜

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广义预测控制在集中供热系统的应用 被引量：1

18

作者 李绍勇 王刚 +2 位作者 杨蓉霞 闫树龙 董亚君 《中国建设信息（供热制冷）》 2005年第3期81-84,共4页

针对集中供热系统中的热工过程对象(如换热机组)具有大惯性、大时滞、时变和非线性等动态特性,建立了它的CARIMA模型和基于该模型的供水温度广义预测控制系统。利用Matlab对该控制系统进行了仿真。结果表明:广义预测控制(GPC)可以应用... 针对集中供热系统中的热工过程对象(如换热机组)具有大惯性、大时滞、时变和非线性等动态特性,建立了它的CARIMA模型和基于该模型的供水温度广义预测控制系统。利用Matlab对该控制系统进行了仿真。结果表明:广义预测控制(GPC)可以应用于热工过程控制中,并能取得良好的控制品质和鲁棒性。 展开更多

关键词 集中供热系统 广义预测控制 应用 carima模型 Matlab 预测控制系统 热工过程控制 换热机组 过程对象 动态特性 供水温度 控制品质 大时滞 非线性 鲁棒性 时变

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一类基于预测的自适应PID控制器 被引量：2

19

作者 刘艳君 毛亚文 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2778-2783 2790,2790,共7页

PID(proportional integral derivative)控制器广泛应用于各种工业过程,但实际被控对象的机理、复杂程度和环境条件各不相同,常规整定方法很难维持满意的效果。为了增强控制系统的鲁棒性和稳定性,先进的PID控制算法得到了广泛的关注。... PID(proportional integral derivative)控制器广泛应用于各种工业过程,但实际被控对象的机理、复杂程度和环境条件各不相同,常规整定方法很难维持满意的效果。为了增强控制系统的鲁棒性和稳定性,先进的PID控制算法得到了广泛的关注。针对常见的带积分受控自回归滑动平均(CARIMA)模型提出了一类基于预测的自适应控制算法,使得PID参数能够随着对象模型参数的变化而变化,实现在线整定。该递推算法是通过在给定时域内极小化性能指标函数而得到的,其中性能指标函数考虑了某一给定范围内给定输入和预测输出的二次偏差以及控制量,在线辨识阶段则采用递推最小二乘算法。仿真结果证实该方法有很好的自适应力和鲁棒性。 展开更多

关键词 PID控制器 carima模型 预测 在线辨识 自适应力

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三容水箱模型辨识及其在广义预测中的应用 被引量：1

20

作者 吴夏来 楼赣菲 《台州学院学报》 2012年第3期30-34,44,共6页

根据三容水箱对象本身的特性,采用带遗忘因子的辅助变量最小二乘法对其CARIMA模型参数进行了辨识,并基于辨识所得的参数模型,用广义预测控制方法对三容水箱的液位进行了控制。实验结果表明,采用此CARIMA模型的广义预测控制算法有良好的... 根据三容水箱对象本身的特性,采用带遗忘因子的辅助变量最小二乘法对其CARIMA模型参数进行了辨识,并基于辨识所得的参数模型,用广义预测控制方法对三容水箱的液位进行了控制。实验结果表明,采用此CARIMA模型的广义预测控制算法有良好的控制效果。与PID控制相比,缩短了调整时间,抑制了超调量。 展开更多

关键词 carima模型 最小二乘法 参数估计 广义预测控制

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