定量給料機(jī)控制系統(tǒng)控制過(guò)程的淺析

　　據(jù)悉，振動(dòng)式定量給料機(jī)的系統(tǒng)控制過(guò)程有以下的特點(diǎn)∶

　?。?）控制物料的被控流向是為不可逆的。給料的過(guò)程之中放下來(lái)的物料不能收回，所以輸出結(jié)果不能經(jīng)過(guò)調(diào)量及時(shí)加以調(diào)節(jié)。

　?。?）被控過(guò)程具有時(shí)變、隨機(jī)性，是工業(yè)過(guò)程中典型的滯后過(guò)程，較難建立準(zhǔn)確的給料過(guò)程數(shù)學(xué)模型，只能通過(guò)參考模型進(jìn)行靠近。

　　因此，定量輸送給料機(jī)采用了預(yù)測(cè)控制算法對(duì)控制電壓值進(jìn)行預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)控制。預(yù)測(cè)控制是一基于模型、滾動(dòng)優(yōu)化并且結(jié)合了反饋校正的新式計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制的算法。它對(duì)于模型失配、非較小相位系統(tǒng)、不明確干擾的影響有著較強(qiáng)的魯棒性，適合于控制不易于建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型并且較為復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。動(dòng)態(tài)矩陣的控制算法（DMC）是一種應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測(cè)控制算法，它采用系統(tǒng)階躍響應(yīng)序列作為對(duì)象模型，建模方便，算法有著較好的魯棒性。DMC算法包括3個(gè)部分∶預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正。

　　預(yù)測(cè)模型∶測(cè)試被控對(duì)象階躍響應(yīng)，得到采樣數(shù)據(jù) a;（i=1，2，…，N），構(gòu)成DMC算法中的預(yù)測(cè)模型參數(shù)。利用對(duì)象單位階躍響應(yīng)模型與給定的輸入控制增量，可預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)輸出值。

　　滾動(dòng)優(yōu)化∶定量給料機(jī)通過(guò)越為優(yōu)化準(zhǔn)則確定從某時(shí)刻起M個(gè)采樣周期的控制增量，以使系統(tǒng)在未來(lái)P個(gè)時(shí)刻的輸出值盡可能接近期望值。理論上可以每隔M個(gè)采樣周期重新計(jì)算1次，然后將M個(gè)控制量在k時(shí)刻以后的M個(gè)采樣周期分別作用于系統(tǒng)。但在此期間內(nèi)，模型誤差與隨機(jī)擾動(dòng)等會(huì)使得系統(tǒng)輸出遠(yuǎn)離期望值。為了克服這一缺點(diǎn)，簡(jiǎn)單的方法是只取優(yōu)解中的即時(shí)控制增量△u（k）構(gòu)成實(shí)際控制量u（k）=u（k一1）十△u（k）作用于系統(tǒng)。到下一時(shí)刻，它又提出類似的優(yōu)化問(wèn)題求出△u（k＋1）。這就是所謂的"滾動(dòng)優(yōu)化"的策略。

　　總之，整個(gè)定量機(jī)動(dòng)態(tài)矩陣的控制算法是由預(yù)測(cè)、控制、校正3部分組成的。動(dòng)態(tài)矩陣控制算法是一種增量算法。不管模型是否有誤差，它總能將系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)到期望值而不產(chǎn)生靜差。對(duì)作用在對(duì)象輸出端的階躍形式的擾動(dòng)，該算法也總能使系統(tǒng)輸出恢復(fù)到原來(lái)的設(shè)定狀態(tài)。

　　本定量給料機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證修改，取采樣周期 T=1s，階躍響應(yīng)模型時(shí)域長(zhǎng)度N=20，預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度P=8，控制時(shí)域長(zhǎng)度M=3,誤差加權(quán)矩陣為單位矩陣，調(diào)整控制加權(quán)矩陣系數(shù)。