预测控制

摘要： 针对传统的明渠水位预测控制模型无法考虑闸门调控次数限制的问题,本文在以往的预测控制目标中加入了流量调整惩罚量,构造了多目标渠池水位预测控制模型;并采用带有精英排序策略的遗传算法来进行复杂优化问题的求解。将此模型应用于南水北调中线干线工程最后6级渠池的虚拟仿真模型中对模型可靠性进行分析,结果表明在两种测试工况中,本文的多目标预测控制模型相比于传统预测控制模型,能在保持相似的水位控制效果同时使得闸控次数降低43%和52%;而且采用遗传算法求解能考虑闸门死区带来的流量最小变幅约束问题,在需要提前进行流量微调的情况下生成更加合理的调控方案。本文结果也表明,基于水位状态预测模型构造多目标预测控制模型,并采用启发式算法进行优化问题求解,这一思路具有一定可行性。

摘要： 为减小机械臂末端在进行轨迹跟踪运动时的轮廓误差,提出一种机械臂轮廓误差同步预测控制策略。该策略将操作空间轮廓误差映射到关节空间,从而定义机械臂各关节的同步行为,有效减小了末端轮廓误差,提高了机械臂各关节的运动协调性。为解决常规预测控制器不能保证系统稳定的问题,提出双模同步预测控制方法,通过在预测时域外切换到局部控制率来保证控制器的稳定性。实验结果表明:所设计的控制器能有效减小末端轮廓误差并使关节输出力矩更加平稳。

摘要： 为研究一种建立土坝渗压分析回归数学模型的方法,在东圳水库选取两支编号为BS3、BS4的渗压计,收集该渗压计的历史监测数据和相应水库水位监测数据,经Grubbs准则处理后,先采用最小二乘法分别建立两监测数据间的一元线性回归模型,采用相关系数法进行可信度检验,并应用模型预测渗压值和控制库水位。所建立的两个回归模型的相关系数分别为0.911、0.850,相关性良好,符合正常规律,且两者相互预测的区间都较为准确。随后应用该方法建立东圳水库全部29个渗压计数据的回归模型,进行分析验证,并对少部分相关差异性较大的渗压计进行了归因分析,论证了该模型的适用性。研究结果表明土坝渗透压力和上游水位相关性较强,可通过构建一元线性回归模型进行预测预报。

摘要： 水下航行器永磁同步电机(PMSM)在低速运行时需要具有快速的转矩电流动态响应能力来提高控制系统的操控性能。文中针对传统PMSM低速最大转矩电流比(MTPA)控制方法动态响应性能不佳的问题,提出了一种MTPA低速高动态响应控制方法。该方法通过在速度外环使用分段式拟合算法、电流内环使用预测控制实现MTPA控制,并提出了一种根据电机参数自动分段的算法。仿真和实验结果表明,文中所提控制方法具有更快的动态响应速度。

摘要： 针对1000MW超临界机组锅炉大惯性和时滞性的特点,利用预测控制中滚动优化的局部最优控制功能,来加强主汽压的控制能力。1000MW超临界机组AGC运行方式,在机组安全的基础上,以汽轮机功率为调节的第一优先级,且汽轮机调节快速准确,为减小对工业控制器计算能力的依赖,1000MW超临界机组预测控制仅用于机组主汽压控制,汽轮机功率控制仍采用原来的PID控制。1000MW超临界机组AGC正常调节时,相比于锅炉和主汽压的长周期调节,汽轮机功率可认为仅与AGC负荷指令相关,不受锅炉运行状态影响;此时,锅炉总煤量变化(燃水比不变)对主汽压力的影响是一个纯积分不稳定过程,无法设计应用预测控制,需要利用状态反馈控制器和LQR理论,在低成本投入条件下将这一不稳定过程整定成渐稳系统。仿真结果显示:基于状态反馈控制器和预测控制的1000MW超临界机组主汽压控制方法,明显优于传统的PID与前馈结合的控制方案。

摘要： 针对高速多体船在航行中纵摇和升沉运动幅度过大,以及减摇附体有严格的输入约束问题,提出一种有限时间观测器和单步预测控制相结合的纵向减摇方法.首先,建立由T型水翼和压浪板作为减摇附体的高速多体船控制模型,分析升沉运动和纵摇运动的耦合性,将控制模型分解为降维的单入单出模型和耦合量2项.其次,设计有限时间扩张观测器在线快速估计纵摇和升沉运动的时变耦合项,实时前馈补偿.在此基础上,针对补偿后的纵摇及升沉的运动模型,提出局部单步预测控制以提高系统的减摇性能,保证减摇附体满足约束.最后,将反馈预测控制量和补偿耦合量进行综合,通过减摇附体制分配矩阵得到T型水翼和压浪板的攻角.通过仿真验证该算法的有效性,结果表明升沉减少40%~50%,纵摇减少50%~65%.

摘要： 为了提升永磁同步直线电机作业参数预测精度,改善电机模型控制效果,对电机模型预测控制器作业原理展开探究,提出预测控制系统设计研究。该系统利用预测模型获取电机作业参数数据,经过反馈校正,采取滚动优化处理,生成电机作业控制命令。系统测试结果显示,本电机模型预测控制系统能够较为精准的识别电机作业速度,最大误差为0.0^(3)m/s,达到模型预测精度要求,并且电机作业控制达到了操控标准,可以作为电机作业控制辅助工具。

摘要： 针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF(active power filter)的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。

摘要： 针对氧化铝生产中焙烧炉采用常规PID控制器时,主炉温度波动大、产品氧化铝灼减率低,无法将灼减率与焙烧温度的控制形成闭环的现状,提出智能优化控制策略。试验结果表明:该策略在稳定氧化铝产品质量的同时,可降低煤气消耗量,节能效果显著,提升了装置的自动化水平。

摘要： 公交车头时距预测作为公交车调度决策系统的重要依据,可以帮助公交公司及时发现交通拥堵,做出合理的调度决策.然而,现有的研究仅限于传统的预测方法,缺乏综合多种影响因素预测车头时距波动.为解决这个问题,本研究采用一种基于公交智能卡数据的双向长短时神经网络-注意力机制(Bi-LSTM-Attention)预测框架.该模型将注意力机制融入双向长短时记忆网络中,利用历史公交车头时距、公交运行时间、停靠时间预测每个站点的公交车头时距波动.通过某市两条公交线路实例对该模型进行验证.实验结果表明:与已有算法相比,Bi-LSTM-Attention在单步和多步预测中均表现出更高的准确度,可以为公交动态调度提供理论支持.

摘要： 针对煤矿井下排水系统能耗较高、水泵运行效率低下的问题,研究基于预测控制算法的变频优化控制策略.首先分析了排水系统工作模式,建立了水泵数学模型;然后利用灰色预测模型对涌水量进行预测;最后采用削峰填谷策略,以最小生产成本为目标函数进行优化处理.针对系统干扰影响优化效果的问题,引入了预测控制算法进行闭环处理.实验仿真结果表明:与传统工作模式相比,改进后的井下排水系统,能源消耗与能源成本均得到很大降低,实现了节能优化的目的.

摘要： 对柴油机调速系统来说,电控系统的核心是控制算法.预测控制是目前比较先进的控制算法,本文首先对柴油机的执行机构模型进行分析简化,在此基础上设计预测控制器,并与PI控制器进行对比仿真,仿真结果表明,基于预测控制的柴油机调速系统相对于基于PI控制的调速系统,鲁棒性更优,控制精度更高.

摘要： 传统硬开关Boost PFC技术随着开关频率增加,其开关损耗随之增大,电路整体效率降低,从而限制了硬开关的Boost PFC电路在高频中的应用,文中将一种新型软开关拓扑MERS引入到Boost PFC电路中构成一种新型的功率因数校正拓扑结构,采用占空比预测控制算法,在每一个开关周期内开关器件的占空比由控制算法预先计算,并加入了输入电压前馈补偿以及输出电压闭环控制.与传统的双闭环控制方法相比,此种控制方式下电路中的功率管能够实现软开关,电路杭扰动能力强,不需要检测输入电压,降低了整个控制电路的复杂程度,提高了系统的稳态性能和动态响应能力,出现输入电压扰动或者负载突变时输出电压能够保持稳定,以及确保输入电流接近正弦波,提高系统功率因数.仿真结果表明,基于预测控制算法的MERS PFC电路可以实现功率因数校正的同时实现全功率管的软开关技术,减小了开关损耗,并且提高了系统的杭扰动能力,提高了电路整体的效率.

摘要： 永磁同步电机电流预测控制对于电机本体参数的精确度要求较高,控制器内参数与被控电机不一致时会严重影响预测控制的效果,针对预测控制这一固有缺陷,分析了使预测控制保持稳定的参数范围;基于反馈电流误差重构预测控制算法中的电流反馈,通过选取合适的权重因子,在不削弱电流反馈信息的前提下提高了电感鲁棒性;理论推导加入鲁棒算法后的电感稳定范围;最后采用电压补偿的方法消去电流静差.仿真和实验结果证明了本文所本文提出方法的准确性和有效性.

摘要： 针对车队协同驾驶系统,设计了一种分布式模型预测控制器,分别对自由巡航策略以及组队巡航策略进行了控制器设计.其中为了能适应复杂的道路环境,提出了一种环境人工势场模型,包括环境车辆势场、道路势场、方向势场.其中,通过采取不同参数的方式反映环境车辆与被控车辆之间的协作关系是组队模式或自由模式,分别用于描述车队内和车队外的环境车辆对被控车辆产生的影响;道路势场为被控车辆建立车道线的约束使其沿车道行驶;目标速度势场使被控车辆保持既定速度行驶.利用该势场模型对车队换道过程中的车辆协作关系进行描述,设计了复杂环境下车队协同驾驶系统,并在Matlab环境下进行了仿真实验.结果表明提出的方法可实现车队在复杂道路条件下的自适应巡航控制.

摘要： 随着变电站综合自动化技术水平的提高以及站内旧型号测控装置设备不断老化,需要对测控装置进行改造和消缺综自作业.而在测控装置综自作业现场存在因人为因素造成设备损坏、开关误跳闸等风险,为此引入危险点分析预测控制方法来保障作业现场的安全.本文以常规变电站中常见的CSI-200EA测控装置为例,利用危险点分析预测控制方法，对测控装置综自作业现场进行危险点分析，并从插件损坏、二次回路异常、直流电源短路或失地、开关刀闸误动、测控装置误遥控出口、监控网络出现双网通信中断六个方面提出危险点预测控制措施，并归纳总结了作业现场的注意事项，指导检修运维人员的操作符合安全要求，最终实现提高测控装置综自作业现场安全水平的目标，有效地预防因为人为失误造成设备事故，影响电网安全稳定运行。

摘要： 模型预测控制技术是一个节能减排的有效手段.使用模型预测控制技术可以节能减排、优化生产，探讨了炼钢电弧炉节能控制/优化，结果表明，所有的被控变量，耗电量、电极消耗(2h)和融化率((PM)能实时测量或在线计算，所有的执行机构的动作足够快，范围足够大，实现电流的自动控制以及节能优化。

摘要： 以运宝黄河大桥副桥为工程背景,基于预测控制理论的基本算法及原理利用灰色系统形成误差理论,建立了GM(1,1)、GM(2,1)模型.探讨了灰色系统理论在连续刚构桥施工中的应用的可行性与有效性.

摘要： 针对大唐国际潮州发电有限责任公司2*600MW超临界机组存在负荷升降压力变化大、关键参数波动大及系统不能很好适应配煤掺烧等实际问题.本文通过有机融合预测控制技术、神经网络学习技术及自适应控制技术,提出了现代火电机组AGC控制的先进解决方案,采用AGC实时优化控制装置"INFIT",实际应用表明:INFIT均能成功地将AGC的负荷升降率提高到2.0％/min以上,并能有效地减少在稳定工况及升、降负荷过程中主汽压力、各级汽温、给煤量等关键参数的波动,控制参数十分平稳,确保大型火电机组的安全、稳定剂高效运行.

摘要： 回转窑和分解炉是熟料烧成系统的核心部分.其中,回转窑煅烧是一个存在极其复杂的物理、化学反应的热工系统,具有多变量、大滞后、非线性等特点,因此传统的自动控制方法干预控制程度不是很高;分解炉承担了预分解窑系统中煤粉燃烧、气固换热和碳酸盐分解任务,需要一个相对稳定的温度,但目前也仅仅是简单的PID调节回路控制,温度波动较大,无法实现多变量控制.针对熟料烧成系统上述问题,本文提出智能专家控制系统(Advanced Process Control,APC).该系统基于外界输入自动回归线性模型的预测控制(Auto Regressive with eXogenous inputs,ARX)和模糊控制方法,根据熟料烧成工艺专家和中控操作人员提供的专业知识和经验,借助计算机控制技术,对窑头煤秤、窑尾煤秤、生料喂料秤、高温风机、窑头EP风机、窑主电动机等设备的智能控制来不断优化控制过程中的窑头负压、分解炉出口温度、窑电流、二次风温度、烟室温度、氮氧化物含量、氧气含量、一氧化碳含量等参数,减少操作员工作量和误操作造成的不必要损失,实现生产过程中煤耗、电耗的优化控制,达到节能减排、稳产、稳质的生产控制效果.

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： 在本发明中，获取通过观测传感器对观测对象物在第一时刻的状态进行观测而得到的第一传感器信息，从规定了与观测对象物的种类对应的、伴随着时间经过的多个状态变化的序列的状态序列字典读取状态序列，求取沿着观测对象物的目的及用于实现该目的目标参数的路径，对第一时刻之后的预测时刻的状态进行预测，对在第一时刻后的第二时刻得到的第二传感器信息与预测的状态进行比较，向对观测对象物的状态变化给予影响的控制单元输出基于比较结果而规定的控制参数，以使预测时刻的状态接近目的及目标参数。

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： 本发明公开了一种基于反步法的混合自适应预测控制系统及其预测控制方法，该系统包括间歇化工生产对象、数据采集通道、神经网络辨识模块、自适应控制模块、模型库。间歇化工生产对象的输出端通过数据采集通道与神经网络辨识模块的输入端连接，神经网络辨识模块的输出端分别与自适应控制模块的输入端和模型库的输入端连接，模型库的输出端与自适应控制模块的输入端连接，自适应控制模块的输出端通过数据采集通道与间歇化工生产对象的输入端连接。采用混合智能自适应预测控制方法，既可根据环境条件改变而改变控制器的参数，又可进行鲁棒控制抵抗外部干扰，保证系统的稳定运行及性能达标，从而减少能耗，降低成本，提高经济效益等目的的综合性技术。

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： 本发明公开的一种基于模型预测控制的曳引机电梯速度预测控制器的设计方法，包括如下步骤：步骤一、确认状态空间方程的标准形式；步骤二、设置预测视野为N；步骤三、定义代价函数(Cost Function)，调节权重矩阵；步骤四、计算最优电流控制量。本发明在曳引式电梯系统的控制中，采用基于模型预测控制来预测转矩电流，基于设置的预测视野，实现对于速度环输出的最优预测。