定量給料機控制系統(tǒng)控制過程的淺析

　　據(jù)悉，振動式定量給料機的系統(tǒng)控制過程有以下的特點∶

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

　　（2）被控過程具有時變、隨機性，是工業(yè)過程中典型的滯后過程，較難建立準確的給料過程數(shù)學(xué)模型，只能通過參考模型進行靠近。

　　因此，定量輸送給料機采用了預(yù)測控制算法對控制電壓值進行預(yù)測學(xué)習控制。預(yù)測控制是一基于模型、滾動優(yōu)化并且結(jié)合了反饋校正的新式計算機優(yōu)化控制的算法。它對于模型失配、非較小相位系統(tǒng)、不明確干擾的影響有著較強的魯棒性，適合于控制不易于建立準確數(shù)學(xué)模型并且較為復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程。動態(tài)矩陣的控制算法（DMC）是一種應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測控制算法，它采用系統(tǒng)階躍響應(yīng)序列作為對象模型，建模方便，算法有著較好的魯棒性。DMC算法包括3個部分∶預(yù)測模型、滾動優(yōu)化、反饋校正。

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

　　滾動優(yōu)化∶定量給料機通過越為優(yōu)化準則確定從某時刻起M個采樣周期的控制增量，以使系統(tǒng)在未來P個時刻的輸出值盡可能接近期望值。理論上可以每隔M個采樣周期重新計算1次，然后將M個控制量在k時刻以后的M個采樣周期分別作用于系統(tǒng)。但在此期間內(nèi)，模型誤差與隨機擾動等會使得系統(tǒng)輸出遠離期望值。為了克服這一缺點，簡單的方法是只取優(yōu)解中的即時控制增量△u（k）構(gòu)成實際控制量u（k）=u（k一1）十△u（k）作用于系統(tǒng)。到下一時刻，它又提出類似的優(yōu)化問題求出△u（k＋1）。這就是所謂的"滾動優(yōu)化"的策略。

　　總之，整個定量機動態(tài)矩陣的控制算法是由預(yù)測、控制、校正3部分組成的。動態(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。對作用在對象輸出端的階躍形式的擾動，該算法也總能使系統(tǒng)輸出恢復(fù)到原來的設(shè)定狀態(tài)。

　　本定量給料機系統(tǒng)中，經(jīng)反復(fù)驗證修改，取采樣周期 T=1s，階躍響應(yīng)模型時域長度N=20，預(yù)測時域長度P=8，控制時域長度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)。