广义预测控制

摘要： 针对电厂目前普遍采用PI-PI串级控制器调节锅炉主蒸汽温度系统,不能有效克服惯性、时滞和参数时变等问题的影响,本文提出了一种理想GPC(Generalized predictive control)-PI串级控制器.首先,该理想串级控制器不仅能抑制一次和二次扰动,而且外环GPC通过对主蒸汽温度的多步预测,并结合滚动优化技术能有效克服主蒸汽温度系统的惯性和时滞问题.另外,针对主蒸汽温度系统参数时变的特性,该理想控制器采用了T-S(Takagi-Sugeno)型模糊神经网络(Fuzzy neural network,FNN)作为主蒸汽温度模型,该模型能够通过反馈校正技术实时更新模型参数.同时,为了改善主蒸汽温度系统动态响应品质和稳定性,对外环GPC中的权重因子进行了模糊自校正设计,通过理论分析和对比仿真验证了该理想GPC-PI串级控制器优于权重因子固定的GPC-PI和PI-PI串级控制器.最后,考虑到直接将电厂集散控制系统(Distributed control system,DCS)中的PI-PI串级控制器升级为理想GPC-PI串级控制器存在安全以及风险责任等问题,故将电厂的传统PI-PI串级控制器升级成外挂的GPC-PI-PI串级控制器,既改善了锅炉主蒸汽温度的控制效果又规避了风险责任,实际应用验证了该方法的有效性.

摘要： 为了解决水轮机系统中频率受负荷影响产生波动的问题,在自动发电控制(automatic generation control,AGC)的基础上,提出基于广义预测控制(generalized predictive control,GPC)的水轮机系统频率控制策略。首先,建立连续系统传递函数模型;然后,结合GPC控制算法的滚动优化、反馈校正和有限时域步进迭代算法对搭建数学模型仿真求解,得到性能优于传统PI控制的调节策略;最后,将提出的GPC控制策略分别采取不同的设定值分析在不同情形下的优化性能。结果表明,GPC用于水轮机调节系统,可得到良好的输出响应,有效解决电力系统的调频问题,且增强了系统的鲁棒性。

摘要： 燃气发动机的控制在整个热泵控制系统当中发挥着关键的作用.燃气发动机热泵系统既能满足客户对热泵机组出水温度的要求,又能在无人干预的情况下节省运营维护成本.对燃气发动机热泵系统进行广义预测控制(GPC控制),综合考虑各种动态特性,使之在各种工况下都有较好的控制效果.GPC控制可以减少参数之间的相互影响,也可以增加热泵系统的稳定性;既能提高热泵系统的工作效率,也起到了节能降耗的作用.广义预测控制器可以表现出良好的动态响应特性和较好的跟随输入的性能.

摘要： 水泥生料粉磨具有多变量、强耦合、时变和非线性的特性,一直存在自动化程度低、研磨效率低及控制效果差等问题。为此,采用广义预测控制算法,利用神经网络建模和粒子群算法寻优,设计并实现了一套先进控制与优化系统。在某水泥生产线的投运结果表明:该系统明显稳定了现场工况,提高了生料研磨效率,达到了节能降耗的效果。

摘要： 船舶的航向控制是确保安全航行的关键,传统的控制方法有PID、自适应等。随着相关技术的不断发展和完善,出现大量的控制算法,如模糊控制、神经网络、广义预测控制等,为航向控制提供了更多选择的空间。船舶运动具有非线性的特征,行驶在水面上会受到风浪的影响,若是航向发生改变,运用线性模型无法准确描述系统的动态特性。对此,可以借助SVM逆系统,对船舶航向进行广义预测控制,使船舶保持稳定航行。

摘要： 针对多变量非线性时滞系统存在多变量间复杂的耦合情况,多输入多输出系统转化为多个多输入单输出系统,并构建多变量双阶段神经网络时滞预测模型;在考虑耦合关系的基础上,将改进比例性能指标型广义预测控制器引入到多变量系统中;该控制器含有预测控制增量表征系统未来变化趋势,将其作为当前控制量的补偿,优化控制性能;通过300 MW单元机W型火焰直吹式燃煤锅炉系统的仿真研究验证了控制方案的有效性。

摘要： 针对感应电机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动大的缺点,将广义预测控制算法应用于感应电机的直接转矩控制系统中。该算法直接作用于直接转矩控制中的转速控制,不依赖于电机的具体模型,通过系统辨识与参数估计获得算法模型,具有在线辨识、滚动优化和对模型的要求不高等优点。给出感应电机的广义预测控制的控制律,并对该方法进行仿真及实验研究。结果表明,所提出的广义预测控制算法有效地减小了直接转矩控制在低速时的转矩脉动,且具有较好的动态响应特性。

摘要： 针对麦克纳姆轮全向移动机器人实际系统模型中广泛存在的未建模动态、非线性摩擦和外界未知干扰等显著影响轨迹跟踪控制性能的不确定性,提出基于扩张状态观测器的广义预测控制。将所有干扰看做一个扩张状态量,通过对扰动量进行在线估计并实时补偿,提高了轨迹跟踪控制器的抗干扰能力。与基于卡尔曼滤波的广义预测控制器进行对比,仿真结果表明,所提出的方法可以有效抑制参数摄动和未知干扰的影响,提高麦克纳姆轮全向移动机器人轨迹跟踪控制器抗干扰性能。

摘要： 为保证升沉补偿平台的上平台在6个液压缸运动过程中始终处于相对平稳状态,提出一种将广义预测控制与相邻交叉耦合控制相结合的控制策略,实现对平台6个液压缸的位置同步控制。采用广义预测控制作为每个液压伺服通道的位置控制器,加入相邻交叉耦合同步控制方式,使每个液压伺服通道的液压缸考虑与其相邻两通道液压缸之间的同步误差,获得新的控制量,对6个液压缸进行同步控制;利用MATLAB进行仿真。结果表明:系统响应速度快,具有较好的位置控制和同步控制性能;将基于广义预测控制的相邻交叉耦合同步控制方法应用于升沉补偿平台,简化了控制器结构,协调6个液压伺服通道,在一定程度上减小了负载扰动对平台稳定性的影响。

摘要： 介绍了一种改进的协调控制系统的广义预测控制算法,与现有的算法相比,做出了两点改进:一是使用对角受控自回归积分滑动平均模型推导模型的输出预测值,避免了丢番图方程的计算,减小了计算量;二是将过热度的控制方式由定值控制改为区间控制,充分利用系统的控制“冗余”,提高了主汽压力和负荷的控制效果。仿真结果表明,这种改进的广义预测控制算法相比现有的方法,计算量小,能同时实现定值控制和区间控制方式,全面提高了主汽压力和负荷的控制效果。

摘要： 本文针对可控震源输出信号畸变问题，结合可控震源系统模型，介绍了电磁式可控震源广义预测控制方案。分析表明，由于电磁式可控震源系统的非最小相位特性、非线性，以及模型参数的不确定性和时变性，广义预测控制存在更大的优势。

摘要： 在考虑高速开关电磁阀饱和和死区效应等因素的基础上，联合ＡＭＥＳｉｍ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件建立电子液压制动（ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｂｒａｋｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ＥＨＢ）液压系统仿真模型。通过系统辨识获得了预测模型，在广义预测控制理论基础上设计了制动压力控制器。为了验证该控制器的工作性能，进行了基于ＥＨＢ系统的轮缸压力控制仿真实验和汽车防抱死制动仿真实验。结果表明：在系统参数时变的情况下应用该算法是可行有效的，该控制算法较一般的ＰＩＤ控制进一步提高了汽车的制动性能。

摘要： 提出一种基于RBF误差修正的多步灰色广义预测控制算法。该算法采用收敛速度快、逼近能力强的RBF网络对灰色系统的建模误差进行预测，同时根据新信息优先的原则，用最新预测误差不断更新网络建模数据，对新出现的误差具有动态补偿动力，最终的预测值为模型预测值与预测误差之和，有效地抑制模型误差的影响，增强了灰色广义预测的鲁棒性。仿真结果验证了该算法的有效性。

摘要： 本文利用广义预测控制研究柔性小阻尼结构振动的主动控制。基于Bernoulli—Euler梁模型和模态分析法建立柔性悬臂梁的动力学方程，利用z反变换得到适用于广义预测控制的离散化CARIMA模型。对两种不同的干扰情况进行仿真计算，结果表明：柔性悬臂梁的振动得到了很好的抑制，验证了方法的有效性。

摘要： 针对稀土萃取过程出口产品的组分含量可以在一定区间范围浮动的要求,本文提出了一种基于广义预测控制的稀土萃取过程组分含量区间控制方法.首先基于萃取分离过程数据辨识建立组分含量回声状态神经网络模型;然后针对稀土萃取过程中不同运行工况,采用改进的广义预测控制算法设计组分含量预测控制器,将系统的输出约束纳入求解控制律的优化问题中,使预测控制针对组分含量输出在不同的区域范围采用不同的控制强度,从而实现区间控制同时保证两端出口产品的纯度,最后基于CePr/Nd萃取过程数据的仿真试验验证了本文方法的有效性.

摘要： 城市快速路作为城市道路网的主骨架,对于城市交通运行质量具有重要的影响.本文在分析快速路主线和匝道交通流特性与规律的基础上,建立了快速路交通流模型.针对快速路系统具有高度的非线性、不确定性、信息不完全性的特点,基于广义预测控制理论,以占有率为控制参数,建立了快速路匝道控制模型,并以快速路实测数据为研究对象,利用MATLAB进行仿真实验,实验结果验证了所提出方法的适用性和有效性.

摘要： 以风洞试验中连续变姿态角连续采集数据试验方式为背景,采用GPC(广义预测控制)算法,利用AMEsim、Simulink和Labview各个软件优势建立电液伺服系统联合仿真模型,进行仿真分析,证明了算法在电液伺服系统中实行精确速度控制的可行性.

摘要： 当前无线传感网获得了越来越广泛的应用,由于无线传感网独特的特点,传统安全防护技术也无法直接应用于无线传感网中.由于无线传感网依靠不可靠的介质进行通信,更容易遭受到恶意攻击。因此为了保证无线传感器网络能够稳定可靠的运行,本文提出了以广义控制预测为基础的无线传感器网络行为度量方案，按照社会学中群落的构建思想构建一个以簇头结点为核心的可信无线传感器网络群体,然后使用负反馈控制无线传感器网络中的单结点的行为,最终保障无线传感器网络持续可靠的运行。与传统无线传感器网络相比,本文提出的方案充分考虑到无线传感器不同应用环境的特点,根据不同的环境制定预测控制策略，有更好的环境适应性.本文提出的方案通过反馈控制来约束网络中的单个结点,从而保障整个无线传感器网络持续稳定的运行，同时具有较强的容错性。

摘要： 当前无线传感网获得了越来越广泛的应用,由于无线传感网独特的特点,传统安全防护技术也无法直接应用于无线传感网中.由于无线传感网依靠不可靠的介质进行通信,更容易遭受到恶意攻击。因此为了保证无线传感器网络能够稳定可靠的运行,本文提出了以广义控制预测为基础的无线传感器网络行为度量方案，按照社会学中群落的构建思想构建一个以簇头结点为核心的可信无线传感器网络群体,然后使用负反馈控制无线传感器网络中的单结点的行为,最终保障无线传感器网络持续可靠的运行。与传统无线传感器网络相比,本文提出的方案充分考虑到无线传感器不同应用环境的特点,根据不同的环境制定预测控制策略，有更好的环境适应性.本文提出的方案通过反馈控制来约束网络中的单个结点,从而保障整个无线传感器网络持续稳定的运行，同时具有较强的容错性。

摘要： 当前无线传感网获得了越来越广泛的应用,由于无线传感网独特的特点,传统安全防护技术也无法直接应用于无线传感网中.由于无线传感网依靠不可靠的介质进行通信,更容易遭受到恶意攻击。因此为了保证无线传感器网络能够稳定可靠的运行,本文提出了以广义控制预测为基础的无线传感器网络行为度量方案，按照社会学中群落的构建思想构建一个以簇头结点为核心的可信无线传感器网络群体,然后使用负反馈控制无线传感器网络中的单结点的行为,最终保障无线传感器网络持续可靠的运行。与传统无线传感器网络相比,本文提出的方案充分考虑到无线传感器不同应用环境的特点,根据不同的环境制定预测控制策略，有更好的环境适应性.本文提出的方案通过反馈控制来约束网络中的单个结点,从而保障整个无线传感器网络持续稳定的运行，同时具有较强的容错性。

摘要： 公开了非模型预测控制到模型预测控制过渡的发动机控制系统和控制方法。一种用于车辆的发动机控制系统可以包括产生第一组可能MPC目标值和第二组可能MPC目标值的序列确定模块。成本模块确定用于第一组可能MPC目标值的第一成本和用于第二组可能MPC目标值的第二成本。选择模块基于第一和第二成本从第一和第二组可能MPC目标值中的一个选择MPC目标值。过渡模块接收MPC目标值、将MPC目标值与多个先前控制请求相比较并且选择控制多个发动机功能的范围在先前控制请求到MPC目标值内的目标值组。

摘要： 一种基于模型预测控制的分层预测控制系统及方法，包括：上层传统预测控制模块、传感器和下层实时反馈校正模块，其中：上层传统预测控制模块的输入端和下层实时反馈修正模块的输入端分别与传感器的输出端相连，传感器的输入端与控制对象的输出端相连，上层传统预测控制模块与下层实时反馈修正模块连接，下层实时反馈修正模块的输出端与控制对象相的输入端连接，在每个控制时刻，下层实时反馈修正模块能修正从上层传统预测控制模块送入的优化所得控制量，并输送给被控对象。本发明在保证控制器的控制性能的同时，解决了在部分快速系统中，推广了预测控制器在快速系统中的应用，具有实用性和应用价值。

摘要： 一种工业过程控制技术领域的基于模型预测控制的集结预测控制系统及其控制方法，包括：输入映射模块、传统预测控制模块、传感器和逆映射模块，其中：输入映射模块与传统预测控制模块相连接并将预测控制的输入控制序列进行线性映射，传统预测控制模块与控制对象相连以接接收系统对象状态值，传感器与控制对象相连且传感器的输出端与传统预测控制模块的输入端相连以传输检测信号，传统预测控制模块的输出端连接至逆映射模块，逆映射模块的输出端与控制对象相连接以输出控制策略。本发明的方法对集结预测控制器的控制性能进行优化，在降低预测控制器的在线计算量，提高其实时性的同时，保证了控制器的控制性能，具有很强的实用性和应用价值。

摘要： 操作路径生成部(210)基于从状态传感器(101)输出的计测状态量，生成针对致动器(111)的操作量时间序列。预测模型部(220)将所述计测状态量和所述操作量时间序列作为输入来运算预测模型，由此，生成状态量预测时间序列。神经网络部(230)将从环境传感器(102)输出的计测环境量和所述状态量预测时间序列作为输入来运算神经网络，由此，校正所述状态量预测时间序列。状态量评价部(240)生成针对所述校正后的状态量时间序列的评价结果。操作路径生成部在所述评价结果满足适当基准的情况下，将所述操作量时间序列的前头的操作量向所述致动器输出。

摘要： 本发明的一侧面的预测控制开发装置通过对控制量的第一时序数据进行分析，从而生成控制量的预测模型，并将所生成的预测模型提供给控制器。预测控制开发装置获取表示利用预测模型的预测控制的期间中的控制量的值的推移的、第二时序数据，基于预测模型的预测值与第二时序数据的值之差，来评估预测模型的预测精度。在不容许预测模型的预测精度的情况下，预测控制开发装置对第二时序数据进行分析，由此再次生成控制量的预测模型，并将再次生成的预测模型提供给控制器。

摘要： 一种基于模型预测控制的分层预测控制系统及方法，包括：上层传统预测控制模块、传感器和下层实时反馈校正模块，其中：上层传统预测控制模块的输入端和下层实时反馈修正模块的输入端分别与传感器的输出端相连，传感器的输入端与控制对象的输出端相连，上层传统预测控制模块与下层实时反馈修正模块连接，下层实时反馈修正模块的输出端与控制对象相的输入端连接，在每个控制时刻，下层实时反馈修正模块能修正从上层传统预测控制模块送入的优化所得控制量，并输送给被控对象。本发明在保证控制器的控制性能的同时，解决了在部分快速系统中，推广了预测控制器在快速系统中的应用，具有实用性和应用价值。

摘要： 一种工业过程控制技术领域的基于模型预测控制的集结预测控制系统及其控制方法，包括：输入映射模块、传统预测控制模块、传感器和逆映射模块，其中：输入映射模块与传统预测控制模块相连接并将预测控制的输入控制序列进行线性映射，传统预测控制模块与控制对象相连以接接收系统对象状态值，传感器与控制对象相连且传感器的输出端与传统预测控制模块的输入端相连以传输检测信号，传统预测控制模块的输出端连接至逆映射模块，逆映射模块的输出端与控制对象相连接以输出控制策略。本发明的方法对集结预测控制器的控制性能进行优化，在降低预测控制器的在线计算量，提高其实时性的同时，保证了控制器的控制性能，具有很强的实用性和应用价值。

摘要： 本发明公开了基于广义预测控制的微型燃气轮机冷电联供控制系统及控制方法，基于ARX模型的预测误差计算模块根据燃料量和转速进行预测误差计算，然后接入广义预测控制模块；第二模块根据转速设定值和实际转速的偏差以及第三模块的输入，计算出最佳的燃料量；基于Hammerstein模型的预测误差计算模块根据燃料量、烟气旁路阀阀门开度和冷水温度进行预测误差计算，然后接入基于Hammerstein模型的非线性广义预测解耦控制模块；第四模块根据冷水温度设定值与实际值的偏差、第二模块计算的燃料量控制序列和第五模块输入，计算最佳的烟气旁路阀阀门开度。本发明有效克服了系统存在的复杂特性，提高了系统的灵活性和安全性。

摘要： 本发明公开了一种基于多模型广义预测控制器的预测控制方法，在抑制过程扰动的同时，使预设的期望输出值跟踪所述最优设定值轨迹，并采用多个固定模型和多个自适应模型并行辨识系统的动态特性，获得系统的实际输出值和最优的输入控制量。本发明还提供了一种预测控制系统，采用DRTO双层结构，用多模型广义预测控制器代替现有的单模型广义预测控制器。本发明具有以下有益效果：更好地匹配了生产中的实际过程特征，降低系统成本消耗，提高系统经济效益；提高了系统暂态性能和系统模型参数跳变时系统的调节能力；可以有效的消除扰动对系统输出的干扰；降低由于DRTO双层结构中优化层与控制层模型不一致对经济效益的影响。

摘要： 本发明公开了一种基于LSTM和广义预测控制算法的电力负荷预测方法、系统、设备及存储介质，包括以下步骤：1)获取历史时刻的电力负荷数据、区域特征因素及指定预测时间段；2)将历史时刻的电力负荷数据传递至LSTM网络的输入层；3)利用历史时刻的电力负荷数据对LSTM网络进行训练建模，并与广义预测控制方法进行组合，得LSTM预测模型；4)对LSTM预测模型进行训练；5)通过训练后的LSTM预测模型对指定预测时间段进行电负荷预测，以产生电负荷预测结果；6)输出指定预测时间段的电负荷预测结果，该方法、系统、设备及存储介质能够准确预测电力负荷。