动态矩阵控制在液位系统中的应用

周宗皓 唐文元

摘要：针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型的特点，提出了一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制（DMC）的新型模型预测算法，以改善控制品质。

关键词：三容水箱液位系统;动态矩阵控制;Matlab仿真。

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-4-281

引言：

对液位控制系统，一般是在工作点附近线性化后再 加以控制的。控制方法有 PID 控制、基于线性模型的模糊控制、人工神经网络等等。预测控制采用多步预测优化策略，大大增强了算法的适用性和鲁棒性。动态矩阵控制（DMC）就是近年来在工业过程控制中得到广泛重视和应用的一种预测控制。它基于对象的阶跃响应系数建立预测模型，建模简单而且并不需要精确的数学模型，采用多步滚动优化与反馈校正相结合， 能直接处理带有纯滞后的对象， 有良好的跟踪性能，对模型失配有较强的鲁棒性。DMC 算法适用于渐进稳定的线性对象，阶跃响应在工业现场易于直接得，建模简单。DMC 良好的调节控制能力可以广泛应用于过程控制。

正文：

动态矩阵控制与常规PID 控制的比较

由于被控对象存在着时滞环节， 常规 PID 调节往往难以驾驭。而史密（Smith） 预估补偿法是基于补偿原理， 预先估 计出过程在基本扰动下的动态特性， 然后由预估器进行补偿。史密斯预估模型虽然消除了时滞对系统控制品质的影响， 但补偿方法的控制效果受到模型精度和运行条件的变化的影响。……