具有积分环节多变量系统的双层结构预测控制

针对双层结构预测控制面对一阶积分过程时无法形成稳态优化模型的问题,基于一阶积分过程的稳态特性,提出"临界稳态"的概念,给出了"临界稳态"状况下的"点"模型,以及"临界稳态"的成立条件(稳定性条件),由此建立积分过程的稳态优化数学模型.双层结构预测控制分为上层稳态优化和下层动态控制.上层稳态优化通过求解稳态优化数学模型得到最优稳态输出目标,下层动态控制使用基于模型的控制方法实现最优稳态目标的跟踪控制.将稳态优化问题求解过程中划分为两个阶段:可行性阶段与最优化阶段.在可行性阶段针对积分过程稳态优化模型中的稳定性条件给出相应的可行性判定与软约束调整算法,从而确保了最优化阶段解的存在性.仿真中,将所提出的积分型双层结构预测控制算法应用在一个多变量积分过程上.该优化控制系统一方面可以计算出系统的最优稳态输出目标,另一方面实现了对该目标的快速跟踪控制.