LabVIEW和Matlab混合编程的预测PID控制器研究.pdfVIP

研究与应用 化工自动化及仪表，2010，37(1)：85—88 and inChemical ControlInstruments Industry LabVIEW和Matlab混合编程的 预测PID控制器研究 王首彬1’2，李成伟1，龚威2 (1．哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001；2．天津城市建设学院电子与信息工程系，天津300384) 摘要：针对现代工业过程中普遍对控制系统稳定性、小超调和快速性的要求，在经典PID控制的基础上， 介绍了对模型要求不高、鲁棒性可调的预测控制算法。充分利用预测控制的预测功能和PID控制的优势，对较 Node模块将Matlab语言实现的预测控制器嵌 复杂的DMC—PID控制算法，本文采用LabVIEW中的MatlabScript 入到LabVIEW流程图中，用混合编程的方法，最后在网络化测控试验平台上进行了实验。实验结果表明了该算 法对抑制超调与改善系统的稳定具有一定效果。 关键词： 预测控制；动态矩阵控制；PID；稳定性；LabVIEW 中图分类号：TP342文献标识码：A文章编号：1000—3932(2010)01-0085-04 1 引 言 现代工业过程的特点是多变量、非线性、时变 厶2一。1 性、强耦合、不确定性。工业过程要求高质量的控制 【 ； 。，j。。一。 性能，而对模型要求不高，但要实现方便。而预测控 i--$N_-2三53--$2主。]…。，。：，，+，。二。J 制的特点是，对模型要求不高，鲁棒性可调，可处理 约束(设定或输出)，可实现多目标优化(包括经济 指标)，可处理特殊系统。鉴于以上原因，模型预测 控制得以十分广泛的应用¨以]。 本文采用LabVIEW中的MatlabNode模 Script 块将Matlab语言实现的预测控制器嵌入到Lab— VIEw流程图中，用混合编程的方法，在网络化测控 实验平台上得到了很好的应用h5‘。 2动态矩阵算法的基本原理 作为预测控制算法的一种，动态矩阵控制算法 Matrix DMC(DynamicContr01)具有三个基本特 征∞3： (1)预测模型。 预测模型为： (1) ym(％+1)=AaV(k)+A。V(k一1) 式中：ym(k+1)=[Y。(k+1)…Y。(k+P)]1。—— 预测 模 型 输 出 向 量；AU(k)= [Au(k)…Au(k+M一1)]’——待求控制增量向 量；U(k一1)=[u(k—N+1)…“(k一1)]1。—— 最优控制输入向量； r一”?1 … A；I屯 5l ： I； 【■，■一 收稿日期：2009-09一II(修改稿) 万方数据 ·86· 化工自动化及仪表 第37卷 u(^)=“(五一1)+e[yr(k+1)一A。c，(k一1)一k(^)] 式中：t——第一只水箱的时间常数；孔——第二 (5) 只水箱的时间常数；Ko——过程的放大系数；C。、 式(5)中，fT为(A7QA+R)一ATQ的第一行。 c2——两只水箱的容量系数。 整个控制就是以这种综合反馈校正的滚动优化 方式反复在线进行的。 3实验分析 3．1实验模型 (1)单容自