三容水箱模型辨识及其在广义预测中的应用

吴夏来，楼赣菲

（丽水学院 工学院，浙江 丽水 323000）

三容水箱模型辨识及其在广义预测中的应用

吴夏来，楼赣菲

（丽水学院 工学院，浙江 丽水 323000）

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。

CARIMA模型;最小二乘法;参数估计;广义预测控制

1 引言

液位是工业过程控制中一个常见的受控量，具有便于直接观测，容易测量，时间常数一般比较小的特点。三容水箱是典型的非线性大时延开环稳定对象，工业上许多被控对象可以抽象成三容水箱的数学模型，具有很强的代表性。由于其自身存在的滞后、慢时变等特点，精确的数学模型不容易得到，系统状态，系统参数和控制算法都直接影响控制精度。经典的PID算法显然很难达到较好的控制效果。Clarke等［1］提出的广义预测控制（GPC）是一种综合预测控制和自适应控制优点的参数模型控制，它以CARIMA模型作为预测模型，具有良好的鲁棒性和跟踪性。把广义预测控制用于三容水箱水位控制，可以提高系统的控制效果［2，3］。虽然广义预测控制有滚动优化和在线反馈校正的特点，对系统的模型精度要求低，但高精度的预测模型更易得到优良的控制效果。为此，根据三容水箱液位对象的特点，着重分析了其CARIMA模型参数的辨识，并根据所辨识的参数模型，采用广义预测控制实现了对液位的控制，取得了良好的控制效果。……