[发明专利]一种约束动态矩阵控制优化的积分对象控制方法

说明书

本发明属于工业自动化领域，公开了一种约束动态矩阵控制优化的积分对象控制方法，包括步骤1：通过积分过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型；步骤2：设计基于改进约束DMC算法优化的PID控制器。本发明提出了一种基于改进约束动态矩阵控制(DMC)算法优化的积分对象PID控制方法，该新型的PID控制算法在保留了传统PID控制器简单结构的同时也继承了改进DMC算法的优良控制性能，在提高了被控积分过程整体控制性能的同时也促进了先进控制算法的应用发展。

技术领域

本发明属于工业自动化领域，尤其涉及一种约束动态矩阵控制优化的积分对象控制方法。

背景技术

对工业中的积分对象而言，普通的动态矩阵控制由于模型上的截断，并不能直接进行应用。同时受限于成本硬件等各方面的因素，DMC等先进控制方法在实际过程中的使用遇到了很多制约，因此目前在工厂中积分对象的控制上依旧是PID控制占主流。如果能对DMC算法加以改进，让其能够适用于积分过程，同时将改进过的约束DMC算法与PID控制进行融合，最终得到一种拥有PID控制简单结构以及DMC优良性能的新型PID控制器，这样将进一步提升积分过程控制系统的综合性能，也能进一步推动先进控制应用的发展。

发明内容

本发明的目的是针对传统约束DMC算法不能处理积分过程的问题进行改进，再将改进的约束DMC算法与传统PID控制进行结合，最终得到一种兼具改进约束DMC算法控制性能以及PID控制简单结构的新PID控制算法，从而更好地实现积分对象过程的控制。

为解决上述技术问题，本发明的一种约束动态矩阵控制优化的积分对象控制方法的具体技术方案如下：

一种约束动态矩阵控制优化的积分对象控制方法，包括步骤1：通过积分过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型；步骤2：设计基于改进约束DMC算法优化的PID控制器；所述步骤1包括：

步骤1.1：给被控积分对象过程一个阶跃输入信号，记录被控过程的阶跃响应曲线；

步骤1.2：将获得的阶跃响应曲线滤波处理成一条光滑曲线，之后将光滑曲线中后段接近直线的部分拟合成一条直线，然后记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据；

所述步骤2包括：

步骤2.1：利用模型向量构建积分对象的动态矩阵；

步骤2.2：计算被控积分对象当前时刻的零输入模型预测响应值；

步骤2.3：计算当前时刻在控制增量序列作用下的模型预测输出值；

步骤2.4：选择被控积分过程对象的目标函数；

步骤2.5：在步骤2.4中的目标函数中引入PID控制器的控制率；

步骤2.6：将得到的PID控制器参数组合成控制量后实施于被控积分过程对象；

步骤2.7：在下一个采样时刻，按照步骤2.2到步骤2.6中的步骤求解新的PID控制器参数以及新的控制量，后续依次循环。

进一步地，所述步骤1.2的具体步骤为：

假设采样间隔为T_s，采样时刻顺序为T_s、2T_s、3T_s......，对应的采样阶跃响应数值为a₁、 a₂、a₃......；对积分过程对象而言，其阶跃响应将在某个时刻后趋于一条直线，记趋于直线的起始点为a_N；基于采集的阶跃响应数据，建立积分对象的模型向量a：

a＝[a₁,a₂,…a_N]^T

其中N为建模时间长度，T为向量的转置符号。