[發明專利]一種基于模型預測控制的閉環建模方法及裝置

有效

• 申請號: 201711123125.3
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107728481B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張碧陶;胡衛平
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 黃國勇

本發明公開了一種基于模型預測控制的閉環建模方法及裝置，該方法通過在對被控對象建模之前為被控對象設置第一PID控制器，以及在對系統模型進行優化控制之前，還為系統模型設置第二PID控制器，使得在建模階段，被控對象的輸出能夠修正被控對象的輸入，在控制階段，系統模型的輸出也能夠修正系統模型的輸入，進而在系統狀態發生變化的情況下依然能建立一個相對穩定和準確的模型。

技術領域

本發明涉及控制技術領域，尤其涉及一種基于模型預測控制的閉環建模方法及裝置。

背景技術

模型預測控制是一種基于模型的閉環優化控制算法，該控制算法是基于系統模型的，模型的質量影響著控制效果。所以，要達到模型預測控制算法的性能需要先建立能夠準確描述系統輸入輸出特性的模型。

而傳統的建模方法都是對開環系統輸入脈沖信號或者階躍信號，再實時采集系統的輸出響應，然后通過開環系統的輸出和輸入數據，采用最小二乘法擬合數據，得到系統的輸入輸出模型。

但是，傳統的建模方法，在系統受到干擾或者參數變化的情況下，系統狀態發生變化，那么之前建立的模型就不再適合用來描述當前系統狀態。因此，模型就不匹配，模型預測控制算法性能的穩定性和準確度將受到很大的影響。

發明內容

本發明的主要目的在于解決在系統狀態發生變化的情況下不能建立一個相對穩定和準確的模型的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于模型預測控制的閉環建模方法，包括以下步驟：

A，提供被控對象；

B，為被控對象設置第一PID控制器，其中，第一PID控制器用于根據被控對象的輸出來修正被控對象的輸入；

C，向設置有第一PID控制器的被控對象輸入階躍信號，并實時采集被控對象輸出的階躍響應信號；

D，連續執行步驟C若干次后，根據若干輸入的階躍信號和若干與其對應輸出的階躍響應信號形成若干坐標點數據，對若干坐標點數據進行擬合，以得到被控對象的系統模型；

E，通過模型預測控制器對系統模型進行優化控制。

另外，本發明還提供一種基于模型預測控制的閉環建模裝置，包括：

提供模塊，用于提供被控對象；

第一設置模塊，用于為被控對象設置第一PID控制器，其中，第一PID控制器用于根據被控對象的輸出來修正被控對象的輸入；

信號輸入與采集模塊，用于向設置有第一PID控制器的被控對象輸入階躍信號，并實時采集被控對象輸出的階躍響應信號；

建模模塊，用于在信號輸入與采集模塊連續執行若干次后，根據若干輸入的階躍信號和若干與其對應輸出的階躍響應信號形成若干坐標點數據，對若干坐標點數據進行擬合，以得到被控對象的系統模型；

控制模塊，用于通過模型預測控制器對系統模型進行優化控制。

本發明基于模型預測控制的閉環建模方法及裝置，通過在對被控對象建模之前為被控對象設置第一PID控制器，以及進一步地，在對系統模型進行優化控制之前，還為系統模型設置第二PID控制器，使得在建模階段，被控對象的輸出能夠修正被控對象的輸入，在控制階段，系統模型的輸出也能夠修正系統模型的輸入，進而在系統狀態發生變化的情況下依然能建立一個相對穩定和準確的模型。

附圖說明

圖1為本發明基于模型預測控制的閉環建模方法的較佳實施例的流程示意圖；

圖2為本發明基于模型預測控制的閉環建模裝置的功能模塊示意圖；

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式