基于Matlab和VBA的预测控制仿真发布系统设计

第4 9卷

第5期

石

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化

工

自动

化

Vo l _ 4 9,No . 5Oc t o b e r,2 0 1 3

2 0 1 3年 1 O月

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基于 Ma t l a b和 VB A的

预测控制仿真发布系统设计管峰，李振林(国家图书馆典藏阅览部，北京 1 0 0 0 8 1 )摘要：以单输入单输出线性系统 S I S O ( S i n g l e I n S i n g l e O u t )为例，利用 V B A控件工具箱进行界面设计，然后在 Ma t l a b中编写封装模型算法控制 MAC( Mo d e l Al g o r i t h mi c Co n t r o 1 )、动态矩阵控制 DMC ( D y n a mi c Ma t r i x C o n t r o 1 )和状态空间模型预测控制 ( S F P C )的控制器。以二阶系统被控对象为例，在P o we r P o i n t软件中调用 Ma t l a b控制模块，对被控对象进行仿真发布，并且对比P I D控制算法和典型预测控制算法的控制效果。通过该仿真发布系统仿真分析，结果表明了典型预测控制算法在快速响应、稳定性、鲁棒性方面均优于 P I D算法； S F P C的效果要优于 MAC和 D MC。

关键词：预测控制模型算法控制

动态矩阵控制

仿真

中图分类号： T P 2 7 3

文献标志码： B

文章编号： 1 0 0 7— 7 3 2 4 ( 2 0 1 3 ) 0 5— 0 0 4 6— 0 3

Di s t r i b ut i o n S y s t e m De s i g n of Pr e di c t i v e Co nt r o l S i mul a t i o n Ba s d e o n Ma t l a b a nd VBA

Gu a n Fe n g,Li Z h e n l i n

( C o l l e c t i o n a n d R e a d i n g D e p a r t me n t o f Na t i o n a l L i b r a r y, B e i j i n g, 1 0 0 0 8 1, C h i n a )Ab s t r a c t:B a s e d o n s i n g l e i n p u t s i n g l e o u t p u t( S I S O)l i n e a r s y s t e m a s e x a mp l e,t h e i n t e r f a c e i sd e s i g n

e d wi t h VB A c o n t r o l t o o l b o x . Th e c o n t r o l l e r wi t h mo d e 1 a l g o r i t h m c o n t r o l( M AC), d y n a mi c ma t r i x c o n t r o l( DM C) a n d s t a t e s p a c e mo d e l p r e d i c t i v e c o n t r o l a r e p r o g r a mm e d i n

Ma t l a b .Th e c o n t r o l l e d o b j e c t s i mu l a t i o n i S d i s t r i b u t e d wi t h a d o p t i n g Ma t l a b c o n t r o l mo d e i nP o we r P o i n t s o f t wa r e wi t h t a k i n g s e c o n d o r d e r s y s t e m c o n t r o l l e d o b j e c t a s a n e x a mp l e .T h ec o n t r o l e f f e c t i s c o mp a r e d wi t h t h a t f r o m P I D c o n t r o l a l g o r i t h m a n d t y p i c a l p r e d i c t i v e c o n t r o la l g o r i t h m. B y c o mp a r i n g t h e r e s u l t f r o m s i mu l a t i n g d i s t r i b u t i o n s y s t e m,i n t e r ms o f f a s t

r e s p o n s e,s t a b i l i t y a n d r o b u s t n e s s。t h e t y p i c a l p r e d i c t i v e c o n t r o l a l g o r i t h m i s b e t t e r t h a n PI D a l g o r i t h m. Th e c o n t r o l e f f e c t o f s t a t e s p a c e mo d e l p r e d i c t i v e c o n t r o l i S b e t t e r t h a n t h a t f r o m M AC a n d DM C. I t p r o v i d e s s o me t h e o r e t i c a l b a s i s a

n d r e f e r e n c e f o r c o n t r o l a l g o r i t h mss e l e c t i n g f o r i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n p r o c e s s i n t h e f u t u r e .

Ke y wo r d s:p r e d i c t i v e c o n t r o l; mo d e l a l g o r i t h m c o n t r o l; d y n a mi c ma t r i x c o n t r o l; s i mu l a t i o n

在工业生产过程中，一个良好的控制系统不但要保证系统的稳定性和生产安全，满足一定的约束条件，而且还应带来一定的经济效益和社会效益_】]。因此，对于过程控制系统的设计，不能仅采用单一基于定量数学模型的传统控制理论和控制技术，而是必须进一步开发高级的过程控制系统，

性、鲁棒性等方面均优于 P I D算法，为今后在工业生产过程中控制算法的选取提供了一定的理论依据和参考价值。1 Ma t l a b预测控制在 P o w e r P o i n t中的发布

计算机技术的飞速发展和普及，使多媒体教学在高等学校中的地位越来越重要。由于P o we r P o i n t功能强大、实用性强、操作简单，用它

研究先进的过程控制规律，将现有的控制理论和方法向过程控制领域移植和改造 _ 2]。基于此，笔者采

来制作多媒体教学课件，能够根据学生的学习进度进行交互式教学，克服了教师课堂教学条件的局限

用 Ma t l a b和 V B A混合编程的方法，在P o w e r P o i n t

中对传统的 P I D算法，模型算法控制 ( MA C )、动态矩阵控制 ( D MC )算法以及状态空间模型预测控制算法进行仿真分析，并且对比分析其仿真效果，结稿件收到日期：2 0 1 3— 0 2— 2 6,修改稿收到日期： 2 0 1 3— 0 5—1 6。 作者简介：管峰 ( 1 9 8 8一),男，江苏南通人，中国石油大学 (北京 )在

果显示三种典型的预测控制算法在快速响应、稳定

读硕士研究生，研究方向为机电控制、预测控制。