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预测控制算法的研究现状及展望


年第
总第 期















特约来稿

预 测 控 制 算 法 的 研 究 现 状 及 展望
谢 克明 ②
太 原 理工 大学 自动 化 系



张建伟






本 文 简要 回 顾 了 预 测 撞 制 的 发 展 过 程 对 当 前 引起 控 制 界 广 泛 重 视 的 几 种 预 测
, ,

、 。

控 制 葬 法 进 行 了 比 较 着 重 对 该 领 域 的 热 嗽课 题 香棒 性 问 题 非 线 性 来统 控 制 多 变 量 系 统 技
制 实 用 化 问 题 和 综 合 功 能 预 测 控 制 器 的 研 究 现 状 及 发 展 趁 势进 行 了讨 论

关 键词

预 浏 控 制 香 棒控 制 柞 线 性 系统 技 制 多 变 全 来统 控 制 现 状 与 发 展

中图 分类 号

引言
近 几 十 年 来 控 制理论 取 得 了 很 大 的 进 展 对 科 学 技术 的发 展 起 了 积 极 的 推 动 作 用 但 是 随 着 科 学 技 术 和 生 产 的 迅 速 发 展 对 大 型 复 杂 和 不 确 定性 系 统 实 行 自动 控 制 的 要 求 不 断 提 高 使 得 现 代 控制 理 论 的 局 限 性 日益 明显 一 般 地 说 实 际工 业 过 程 常常 具 有 非 线性 时 变 性 和
, , ,

,

,



,



不 确 定 性 难 于 建 立 精 确 的数 学 模 型
, ,




即使 一 些 对 象 能 够 建 立 起 数 学 模 型 结 构 也 往 往 十分 复
, ,
,

杂 难 以 设 计 和 实现 有效 的控 制 近年 来 鲁棒 控 制 引起 了控 制 界 的广 泛 关 注 各种 预 测 控 制 算 法 由于 具 有 建模 简 单 鲁 棒 性 强 的 显 著 优 点 自
, , ,

年代 以 来 成 为控 制 理 论 界 的研 究 热 点
,




本 文 简 要 回 顾 了 预 测 控 制 的 发 展 过 程 对 当 前 引起 控 制 理 论 界 广 泛 重 视 的 几 种 预 测 控 制 算法 进 行 了 比 较


着 重 讨 论 了 该 领 域 的 热 点 课 题 鲁棒性 非 线性 系统 控 制 多 变 量 系 统 控 制






实 用 化 间 题 和 综 合 功 能 预 测 控 制 器 的 研 究 现 状 及发 展 趋 势

预 测 控 制 的历 史 回 顾 及 算 法 比 较

,



等人
,

提 出预 测 控 制 的基 本 原 理 以 来 经 过 近


,

年 的深 入 研 究 和 发
,

展 其 理 论 和 方 法 日臻 完善 并 在 工 程 实 际 中取 得 了 广 泛 的 应 用
,

文献

‘ 〔 一 ‘。

川 从 控制 论



信息 论


和 系 统 论 的观 点评 述 了预 测 控 制 的 基 本 原理 可 以 概 括 为 基 于 信 息 处 理 功 能 的预 测 模 型 基
于 有 限时 域 的滚 动 优 化策 略 和 灵 活 有 效 的 反 馈 校 正 机 制
,


在 众 多 预 测控 制算 法 中 引 起 控 制 界 广 泛 重 视 的 是 动 态 矩 阵控 制
① 山 西 省 自然 科 学 基 金 项 目 ②本 文 第 一 作者 男
收 稿 日期
一 一
,

,

,







月 出生 教 授 博 士 生 导 师
,

,



? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net










,
,




模型算 法 控制
配置
,

,

,

,

广 义预 测控 制
, ,





广义预测极 点




,

和 连 续 时 间广 义预 测 控 制

,





它 们都

是 在 预 测 控 制 基 本 原 理 的基 础 上 发 展 起 来 的 各 有其 优 缺 点 和 应 用 场 合
,



首 先 基 于 非 参 数 模 型 阶 跃 响 应 模 型 和 脉 冲 响应 模 型 的 动 态 矩 阵 控 制 和 模 型 算 法 控 制
具 有 易 于 获 取 模 型 算 法 简 单 和 理 论 分析 相 对 容 易 等 优 点
, ,




然 而 这 类 算法存 在 两 个 致 命 的 弱
,


点 一 是 预 测 模 型 只 能 表 示 稳 定 的 被 控 对 象 并 且 这类 模 型 是通 过 一 定 范 围 内各 采样 点 上 的 脉

冲 响 应 或 阶跃 响 应 值 来 表 示 的 不 可 避 免 地 存 在 模 型 截 断 误 差 是 一 种 近 似 的 浪费 的 模
型 〔” 〕 二 是 这 类 非 参 数 模 型 不 便 于 在 线 辩 识 以 致 于 不 能及 时适 应 慢 时 变 系 统 的要 求
,

,



基 于参 数模型
,

模 型 的 预 测控 制算 法 包 括




吸取 了
,

的滚 动 优


化 策 略 在 预 测 模 型 和 反 馈 机 制 等 方 面 保 留 了 自校 正 控 制 的 优 点 同 时克 服 了 广 义 最 小 方 差

需 试 凑 控 制 量 的 加 权 系数

极 点 配 置 对 阶 的 不 确 定 性 十分 敏 感 等 经 典 自适 应 算法 的 缺 点
,

其中
,

等人提 出的广义预测控制




等 人 提 出 的 广 义 预 测 极 点配 置 算 法 都 是 通过 在
,

线 辩识 模 型参数来 校 正 预 测 模型 的
,

这 种 模 型 校正 方法 的 缺 点 是 无 法 对 结 构 型 建 模误 差 进 行
。 〕

校 正 因 而 始 终 被 鲁 棒 性 问题 所 困 扰
,

与 广 义 预测控 制 相 比 较 广 义预 测极 点 配置 算 法更 具
,

有 工 程 应 用 所 要 求 的 直 观 性 该 算 法 首 次 将 广 义 预 测控 制 策 略 与 极 点 配 置 策 略 有 机 地 结合 在
一 起 通 过 在 性 能 函 数 中 引入 可 调 的多 项 式 或有 理 分 式 矩 阵权 因 子 利 用 输 出 信 息 反 馈实 现 了

闭环 系 统 特 征 矩 阵 的 任 意 配 置 有 效 地 保证 了 系统 的 闭 环 稳定 性 和 其 他 优 良品 质
,



直接 从连续 时 间域设 计方法 出发


,

等人 提 出 了 连 续 时 间 广 义 预 测 控 制
,



与 离 散 时 间 广 义 预 测 控 制相 比 连续 时 间 广 义 预 测 控 制 不 仅 具 有 离 散 时 间 算法 所 具
, ,


有 的 优 良 品 质 而 且 避 免 了 离 散 时 间 算 法 中诸 如数 值 灵 敏 度 采 样 速 率选 择 非 最 小相 位 零 点

等 问 题 充 分 发 挥 了 连 续 时 间 设 计 方 法 的 优 点 与 真 实的 时 间 连 续 的世 界 更 加 贴 切 然 而 连续
,

,

时 间 广 义 预 测 控 制 不 象 离 散 算 法 那 样 具 有 固 有 的 积 分 作 用 对 于 许 多 具 有 自平 衡 能 力 的 对 象
,

即 对象本 身不 具 有积 分作 用 误 差 时 实 际上 误 差 总 会 存在
到限制
。 “ 〕

,

当设 计 用 的过 程 模 型 和 实 际 过 程 模 型 在 静 态 比 例 增 益 上 存 在

,

将 导 致 系 统输 出的稳 态 偏 差 从 而 使 控 制 系统 的 应 用 受

,

预 测控 制 算 法 的研 究 现 状
鲁捧性问题 预 测 控 制 作 为 一 种 复 杂 系 统 的控 制策 略 和 方 法 有 着 强 烈 的应 用 背 景 它 所 具 有 的 强 鲁 棒
,
,

性 已 为大 量 的 系统 仿 真 和 工 业 实践 所证 实 当对 象 参 数未 知 时 通 常 采 用 参 数 自适 应 算 法 来 估
,



计 对 象 参 数 根 据 确 定 性 等价 原 理 建 立 间 接 式 的 自适 应 广 义预 测 控 制
, ,
、 、

。 ’〕

然 而 当被 控 对 象
,

具 有 未 建 模 动 态 参 数 时 变 非线性 及 有 界 干 扰 时 这 样 建 立 的 自适 应 算 法 未 必 能使 广 义 预 测
,

控制 的 强 鲁棒 性 得 到 保 持 ,


’ 一 , ‘





为 此 不 少 学 者 从 不 同 的立 足 点 出 发 开 展 了 提 高 算 法 鲁棒
, ,
, , ,

性的研 究 由 于 实 际 的 生 产 过 程 大 多 是 复 杂 的动 态 过 程 精 确建 模 具 有 特 殊 的 困 难 因而 描 述 对 象
的数 学 模 型 与 实 际 对 象 特 性 之 间 不 可 避 免 地 存 在 模 型 误 差 尽 管 模 型 误 差 无 法 预 知 但根 据 它
,


的 历 史 数 据 仍 有 可 能 用 某 些 方 法 对 未 来 时 刻 的 模 型 失 配 作 出 某 种 预 报 由此 提 高输 出预 测 的
, ,

精 度 改 善 算法 的 鲁 棒 性
测修正输 出预测 文 献 〔






文 献 「 〕 用 预测 误差 的历 史数据 建立 误 差 预 测模型 通 过误差 预 利 则 是 将 少 工 智 能 方 法 引 入 预 测 控 制 在 对 实 际 运 行 经 验 总 结 的基 础

,

,

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,



谢克 明 预测控制 算 法 的研 究现状及展望
,

上 选 择 对 系 统 输 出 有 重 要 影 响 却难 以 归 并 到 数学 模 型 中 的 状 态 特 征 作 为 特 征 量 由此 建 立 系

统 状 态 特 征 与 预 测 误 差 之 间 的 定 量 或 定 性 映 射关 系 实 现 对 预 测 误 差 的智 能 补 偿
, , , , ,



通 从 反 馈 校 正 的 实 施 方 式 出 发 针 对 预 测 控 制 单 一 输 出反 馈 的 局 限 性 文 献 「 〕 过 分 析 过 程 的 中 间 信 息 综 合 利 用 模 型 预 测 和 误 差 预 测 针 对 工 业 串联 系统 提 出 一 种 多 反 馈 的 预 测 控 制

结 构 及 时 地 抑 制 了 扰 动 和 模 型 失 配 的 影 响 提 高 了 系 统 的鲁 棒 性 和 抗 干 扰 性
, , ,
,



此 外 鉴 于 预 测 控 制 每 一 采 样 时 刻 只 计算 实 施 一 个 现 时 控 制 量 没 有 充 分 利 用 全 部 预 测 控

制 信 号 的作 用 致使 现 时控 制 信 号 发 生 错 误 时 系 统性 能 将变 差
,

,



采 为 此 文 献 「 〕 用 加 权控制


,

律计 算 现 时控 制 量 对 因 错 误 测 量 信 号 暂 时 未 建 模 动 态 系 统 结 构 突 变 参 数 估 计 失 误 及 噪声 影 响 等 原 因 造 成 的 错 误控 制信 号进行 有 效 抑 制






非 线性 系 统 的 预 测控 制 非 线性 系统 的 控 制 一直是 控 制 理 论 界 的 难 点 态 模 型 的 预 测 控制 算法 可取 得 较 好 的控 制 效 果
,
、 。 。

对 慢 时 变 弱 非 线性 系 统 而 言 基 于 线 性 动
,
,



,

然 而 当 其应 用 于 强 非线 性 系统 时 为 确 保 系
,
。 。

统 的鲁 棒 性 往 往 需 要 建 立 高 阶线性近似 模 型 或 分 段 线性 模 型 这 无 疑 会 增 加 算 法 的 复 杂 性
一 个 可 行 的方 法 是 引 入 简单 的 可 辨 识 的 非 线性 数 学 模 型
,


例如 采用

模型


作 为 预 测 模 型 可 实 现 对 具 有幂 函 数 死 区 开 关 等 非 线 性 特性 的工 业 过 程 的 预 测 控 制
,



和采

用 广 义 卷 积 模 型 描 述 齐 次 非 线性 系 统 的 输 入 输 出 关 系 由此 替 代 模 型 算 法 控 制 中 的 脉 冲 响应

模 型 可 获 得 齐 次 非 线 性 系统 的 模 型 算法 控 制 进 而 可推 广 到 更 为 一 般 的
,

非 线性 系统

的控 制


,

基 于 非 线 性 定 量 数 学 模 型 解 决 非 线 性 系 统 控 制 的 另 一 有 效 方法 是 采 用 人 工 神 经 元 网 络 模 型 神 经 网 络 是 一 种 本质 非线性 数学 模 型 在 解 决 具 有 高 度 非线性 和 严 重 不 确 定 性 的 复 杂 系统
,

的控 制方 面 具有 巨 大 的 吸 引力 和 潜力 具 体 到 预 测 控 制 的 应 用 上 主 要 有 两 种 形 式 一 是 利 用
,



,

神 经 网 络 高精 度 的非线性 映 射 能 力 和 固 有 的 学 习 能力 为 非 线 性 系统 提 供 统 一 的定 量 数 学 模
,

型 进 而 可 作 为 映 射复 杂 非 线性 控 制 律 的控 制 器 二 是 利 用 神 经 网 络 的 分 布 式 存 储 处 理 结 构
,



和 并 行 计 算 实 时 性 好 的优 点 实 现 容 错 能 力 强 鲁 棒 性 强 的预 测 控 制 器 文 献 「 〕 直接 利 用 中
,





,

对象 的输入 输 出 数 据 训 练多 层 前馈 神 经 网 络 以 此作 为 非线性 系统 的 预 测 模 型 获 得 了不 依赖
,

,

于 系 统运行 条 件 和 先 验 信 息 的 动 态 矩 阵控 制 算 法
, ,



文 献 「 〕 采 用神经 网络 辨识模型 实现 非 在


线 性 系统 预 测 控 制 的 基 础 上 进 一 步 利 用 预 测 输 出 误 差 及 其 相 应 的控 制 量 数 据 训 练 另 一 作 为
控 制 器 的 神 经 网 络 直 接 用 神 经 网 络 实 现 被 控 对 象 的控 制


值 得 一 提 的是 用 神 经 网 络 实 现 控

,

制 器 对 改 善算 法 的实 时 性 有 突 出 的 作 用 然 而 这 一 领 域 的 应 用 还 有 赖 于 神 经 网 络 研 究 的 进 一
,

步完善



此 外 基 于 模 糊 模 型 的 预 测 控 制 也 是 实 现 非 线性 系 统 控 制 的有 效 途 径 嘟

,

,

,





与 神 经 网络
目前 预 测 控
,

模 型 相 比 模 糊 模 型 更 宜 于 表达 关 于 系统 的先 验 信 息
, ,



通 常 这 种不 精 确 的先 验 信 息 首 先 以 模
,


糊 规则 的形 式 出 现 在 系 统 的 初 始 模 型 中 并 可 在 控 制 过 程 中得 到 进 一 步 的 完 善

制 中有 两 种 模 糊 模 型 一 是 基 于 模 糊 关 系 方 程 的 模 糊 模 型


, 〕

,

它是 一种输入 模 糊 子集到 输出


模 糊 子 集 的非线性 映 射 另 一 种 是
, , ,



模型

其 实 质是 一 组 按 输 入 空 间 模糊 划
,

分 的线 性 模 型 集 合 更 宜 于 实现 复 杂 非线 性 系 统 的综 合模 糊 控 制 算 法 中 已 有所 应 用 咖 〕


近 来 将 神 经 网 络 与模 糊 模 型 相 结 合 构 成 所 谓 的 模 糊 神 经 元 网 络 模 型 在 广 义 预 测 控 制
,

多 变量 系 统 的预 测 控制

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多 变 量 控 制 是 控 制 理 论 界 的 一 大难 点

,

等人




,


年 首 次 成 功地 将 广 义 预
然 而 一个不容 忽 视 的 问
,

测 控 制 算 法 推 广 到 多 变 量 系 统 与 经 典 多 变 量 自适 应 控 制 算 法 相 比 多 变 量 广 义预 测 控 制 算 法 无 须 事先 已 知 系 统关 联 矩 阵 的 先 验 信 息 且 适 用 于 非 最 小 相 位 系 统
, ,

题 是 当 系统 各 输 入 输 出 通 道 的 时 滞 不 同 特 别 是 相 差 很 大 时 直 接 利 用
可 能 导 致 闭 环 系 统 表 现 出 严 重 的 动 态 关 联 作 用 为此 文 献【
, ,
、 。

的设 计 方 法

讨 论 了 在 系统 的时 滞 结 构 已 知


时 通 过 预 加 前 后 纯 时 滞 补 偿 器 在 求解 综 合 控 制 律 之 前 首 先 对 控 制变 量 变 化 所 引起 的各 输

,

出变 量 的变化 进 行 补 偿 避 免 因 时 间 上 的 差 异 而 引起 的 动 态 关 联 作 用
,

进 而 文 献 〔 〕 前馈 将
,

,

控 制策 略 引 入 预 测 控 制 实 现 了 多 变 量 祸 合 系 统 的 解 藕 设 计
,



从 闭 环 系 统 的极 点 配 置 出 发 文 献 〔

,

提 出一 种 多 变 量 加 权 多 步 预 报控 制 算法 通过 适 当
,
、 、

选 取 二 次 型 性 能 指 标 中 可 调 多 项 式 或 有 理 分 式 矩 阵 因 子 将 前 馈 补 偿 动态 反 馈 零 点 增 补 和
闭环 系 统 特 征 矩 阵配 置 等 诸 多 有 效 机 制 引入 广 义 预 测 控 制 有 效 地 改 善 了多 变 量 系 统 的 闭 环
,

稳 定性 和 动 态 特 性



应 用 已 经成 熟 的多变 量 系统频域理论 多变 量 系统 分 解 成 一 组 相 互 独 立 的
,

,


,


首先采 用 特 征 轨 迹 法 将
,

特 征 子 系统 而后 采 用 单 变 量 预 测 控 制方 法 控 制各

子 系统 实 现 了 特 征 结 构 下 多 变 量 系统 的 预 测控制
于极点配 置 的多变量 预测控制算法
,
,


在此 基 础 上 文 献



〕 出 特 征 结 构 下基 提

进 而 将 算 法 推 广 到 连 续 时 间域
, ,
,

需 要 指 出 的 是 现 有 的多 变 量 预 测控 制 算 法 在 实 现 时 往 往 要 求 采 用 较 大 的预 测 长 度 和 控

制 长 度 无 疑 会 加 重 算 法 的计 算 负担 降 低 控 制 的实 时 性 更 为 严 重 的是 极 有 可 能 造 成 病 态 算
法 导 致 控 制 算 法 对 过 程 参 数 的 微 小 变 化 十分 敏 感 因 而 工 程 应 用 十 分 困 难 我 们 认 为 解 决 这
, ,


,

,

一 问 题 的 有 效 方 法 是 研 究所 谓 的 参 数 不 敏 感 算 法 一 个 可 能 的 途 径 是 将 模 糊 控 制 的 思 想 引
,





入预测控制
,



预 测 控制 的 实 用 化 问题
目前 预 测 控 制 的 算 法 研 究 已 经 取 得 了 丰硕 的 成 果 并 在 实 际工 业 控 制 中获得 了 广 泛 的应
,







然 而 预 测 控 制 的进 一 步 实 用 化 还 有 诸 多 问 题 巫 待 解 决
, , , ,



实 时 性 是 预 测 控 制 算 法 实 用 化 的首 要 问 题 针 对 预 测 控 制 算 法 普 遍 存在 实 时 计 算量 大 计 算 耗 时 的 缺 点 不 少 学 者 从 数 学 分 析 的 角 度 出 发 寻 求 简 化 算 法 的设 计 方 法
, , 一“ 〕



典 型 的方法

是 通 过 预 测 空 间 实 现 将 描 述 系 统 的 参 数 化 模 型 转 化 为 状 态 空 间 表 达 式 ’ 〕 由此 实 现 多 步 输 出
预 测 的 递 推 求 解 从 而 有 效 地 减 小 了 输 出 预 测 的计 算 量
,


从算 法 实 现 的技 术 途 径 出 发 文 献 ’
, ,

?

弓,



从 系 统 输 入 输 出 数 据 中直 接 辨 识 预 测 控 制 律 参




数 和 开 环 预 测 向量 实 现 了 所 谓 的 隐式 广 义 预测 自校 正 控 制 率高 容错 能 力 强 等 优 点 文 献 山
,
,


此 外 借 助 人 工 神 经 网 络计 算 效
,

一‘



在 预 测 控 制律 实 现 过 程 中 引入


网 络进 行 控 制 矩
,

阵的求 逆 运 算 用 硬 件 电路 弥补 软 件 计 算 精 度 低 实 时 性 差 等 缺 陷 值 得 一 提 的 是 并 行 处 理 技 术在 预 测 控 制 中也 有 所 应 用 ’
?









预 测 控 制 实 用 化 的 另 一 问 题 是 设 计参 数 的整 定
,



存 在 的 问 题 是 控 制算 法 的 设 计参 数 与 闭
,

环 系 统 性 能 之 间缺 乏 直 接 的定 量 关 系 致 使设 计 参 数 的整 定 只 能 通 过 离 线仿 真 进 行 在 仿 真 试

验 阶段 又 必 须 有 真 实 系 统 的 模 拟 模 型 最 终 为 复 杂 的 精 确建模 间 题 所 困 惑
, , ,
,



近来 文献 「
,

,



预 测控 制 的 内 模 结 构 和 最 小 化 实 现 形 式 出 发 针 对 一 类 常 见 的 一 阶惯 性 加 时 滞 工 业 过 程 给 出 了 闭 环 性 能 指 标 与 设 计 参 数 之 间 的定量 关 系 进 一 步 文 献 〔 〕 研 究对 象推 广 到 更 为 一 般 的 将
,


串联 时 滞 工 业 系 统 为 设 计 参 数 的定 量 整 定 提供 了必 要 的 理 论 依据

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谢 克 明 预 测 控 制 算 法 的研 究 现状及 展 望


在 线 参 数 自整 定 技 术 是 参 数 整 定 研 究 的 另 一 重 要 内容
,

实 时专家 系 统是 实 现这 一技 术 的
,

有 力 工 具 基 本 的 思 想 是 将 参 数 变 化 对 闭 环 性 能 影 响 的 经 验 知识 以 启 发 式 的形 式 存 入 知 识
库 由实 时 专 家 系 统 完成 设 计 参 数 的 选 择 和 在 线 调 节
,





此 外 在 基 本 预 测 控 制 器 结 构 的基 础
,

上 引入 参 数 自学 习 环 节
,

, 〕

通 过 在 线 参 数 自学 习 实 时 调 整 预 测 控 制 器 的 参 数 实 现 所 谓 的 自
。 、

学 习预 测 控 制 在 参 数 自调 整 方 面 也 有 所 应 用 制 算 法 实 用 化 的重 要 环 节
,


在 控 制 算 法 中考 虑 算 法 本 身 对 控 制 变 量 受 控 变 量 和 中 间 变 量 约 束 问 题 的 处 理 是 预 测 控 尤 其 是 在 过 程 控 制 系 统 中 实 际工 业 过 程 往 往 存 在 一 定 约 束条 件
, , , ,

而 生 产 工 艺 的 优 化 操 作 又 常 常 要 求 系 统 接 近 约 束 条 件 运 行 因 此 在 具 备 良好 控 制 品 质 的 同
时 能 否 有 效 地 处 理 系 统 的 约 束条件 已 成 为 预 测 控 制 能 否 广 泛 地 应 用 于 实 际 工 业 控 制 的 关键
, ,
、 、



目前 已 提 出 不 少 处 理 有 约 束 预 测 控 制 间 题 的 方 法 如 线 性 规 划 二 次 规 划 奇 异 值 分 解 等





。 〕

综 合 功能预 测 控制 器 在 控 制工 程 实 践 中 对 控 制 算法 的 基 本 要 求是 具 备 鲁棒 稳 定 性 和 良 好 的控 制 品 质 此 外
, , ,

系 统常 常希 望算 法 能 同 时兼 顾 系统 的 可 靠 性 安 全性 等 附加 要 求
,





在 某 种程 度 上 基 于 多 步 预 测 的预 测 控 制 算法 可 以 预 知 系 统 的未 来 工 作状 态 为 控 制 系
,





统 引入 其 它 需要 进 行 事 先 决 策 的辅助 功 能 提 供 了 可能性
, ,








文 献 〔 」 提 出 的监 督 广 义 预 测 中
,

控 制 算 法 成 功 地 将算法 的 控制 功 能 和 监 督 功能相 结 合 在 预 测 控 制器 引 入 监 督 机 构 和 故 障 检
测 诊 断装 置 实 时 地 监 视 系 统 的 可 靠程 度 在 确 保 系 统 稳 定 的 前提 下 可 实现 对 系 统 突 发 事件
, ,

的紧 急 处理
,



在 文 献 〔 〕 输 出 预 报 滚 动 优 化 和 极 点 配 置 的基 础 上 首先 使 预 测 控 制 系 统 具 有
, , , ,




一 定 的 稳 定 裕 度 进 而 在 闭 环 系统 中增 设 监 督 层 根 据 系 统 跟 踪 误 差 实 时 监 测 的 结 果 切 换 控
制 策 略 实 现 了 控 制 系统 的鲁棒保 护
,

此 外 针 对 常 规 控 制 系 统 跟 踪 性 能 和 调节性 能 只 能 二 者 择 一 折 衷 考 虑 的 缺 陷 文 献
, ,




,



性 能 指 标 取 为 跟 踪误 差 的 多步 目标 函 数 导 出 跟 踪 性 能 和 调节 性 能 互 不 影 响 的预 测 控 制 器 并
可 通 过 不 同 的可调设计 参 数对 跟 踪性 能 和 调节性能 进 行 调整
,


我 们 相 信 综 合功能 预测控 制 器 将 是 预测 控制 算 法研 究 的 重 要 方 向



对 预 测 控 制算 法 研 究 的几 点 展 望
从过 程 控 制 工 程 的 实 践 来 看 作 为 一类 新 型 计 算 机 控 制算 法 预 测 控 制 蕴 含 着 丰 富 的方 法
, ,

论思想





年 的 理 论 研 究 和 工 业 应 用 充 分 证 明 了 这 一 理 论 具 有强 大 的 生 命 力 可 以 预 言
,
,

,

随 着 预 测 控 制 的 不 断发 展 和 完 善 它 将 最 终 取 代
, , ,

在 复 杂 过 程 控 制 系统 中 的 主 导 地 位






们认 为 今 后 着 重 从 以 下 几 方 面 开 展 预 测 控 制 的 算法 研 究是 十分 有 意 义 的
,

加 强 鲁 棒 预 测 控 制 算 法 的研 究 重 点是 分 析 预 测 误 差 的成 因 针 对 不 同 的 误 差 成 因 研 究相 应 的补偿 措 施 和 校 正 策 略 达 到 预 测 模 型 与 反 馈 校 正 的 最 佳 配 合
, ,


在 非 线 性 系统 的预 测 控 制 上 一 方 面 要 加 强 传统 非 线性 定 量 数 学 模 型 辨识 方 法 的研 究 另 一 方 面 应 对 神 经 网 络 模 型 和 模 糊 模 型 的 研 究给 予 足 够 的 重 视
,
、 、 。

具 体来 说 对 神 经 网 络 模


,

型 在 开 展 网 络 构 造 学 习 算 法 收 敛 速 度 等 基 础 研 究 的 同时 应 加 强 对 适 合 于 控 制 应 用 的新 型
网 络 的 研 究 对 模 糊 模 型 则 应 重 点 进 行 提 高 现 有 辨 识算 法 快 速 性 的 研 究
, ,

,

多 变 量 藕 合 系 统 的预 测 控 制 间 题 应 将 模 糊 控 制 的 思 想 和 多 变 量 系 统 解 藕 理 论 相 结

合 给 出 具 有 动 态 解 藕 功 能 的参 数 不 敏 感 算 法

,



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,




加 强 预 测 控 制 的应 用 技 术 研 究 和 实 用 化 技 术 研 究 开 发 适 用 于 教 学 科 研 和 实 际 生 产

过 程 控 制 的预 测 控 制 软 件 包 可 能 的几个 重 点 研 究 方 向是 预 测 控 制律 的硬 件 实现 技 术 参 数 自
,



整 定 技术和 约 束处理 方法
,



此 外 预 测 控 制 工 业 实 现 技术 的 研 究 也 是 不 容 忽 视 的重 要 内 容
,



充 分 利 用 预 测 控 制 的 预 测 能 力 在 提 高 算 法 控 制 品 质 的 同 时 增 强 算 法 的辅 助 功
, ,





能 实 现 所 谓 的综 合 功 能 预 测控 制 算法 是 预 测 控制 算 法 研究 中 的 一 个 重 要 方 向



其 它 方 面 的研 究 包括 预 测控 制 的方 法 机 理 理 论 分 析 等 方 面 的研 究
, ,






可 以 预 料 近 年 来 兴 起 的 模 糊 控制 实 时专 家 系 统 人工 神 经 网 络 并行 处 理 技 术 以及 其 它 人 工 智 能 方 法 必 将 为 预 测 控 制 的研 究提 供 新 的 思 路






结束语
产生于


年 代 中 后 期 的 预 测 控 制 算 法 蕴 含 着 丰 富 的方 法 论 思 想 其 基 于 信 息 处 理 功 能
,
、 。

,

的 预 测 模 型 滚 动 推 进 的 有 限 时 域 优 化 控 制 策 略 及 灵 活 有 效 的反 馈 校 正 机 制 为控 制 理 论 的 发
展 提 供 了全 新 的 开 放 的 体 系结 构 和 方法 理 论

近 年 来 众 多 学 者 在 广 泛 的领 域 内开 展 了应 用
, 〕

,

研 究和 带有 实 际 工 程 背景 的 实验 研 究
,
、 、



〕,

并 已 引起 工 业 控 制 界 的 重 视
,


然 而 这 一 领 域还

,

有 诸 多 问 题 巫 待 解 决 本 文 从 算 法 研 究 的 角 度 出发 对 当 前 预 测 控 制算 法 研 究 中 的热 点课 题 鲁 棒 性 间 题 非 线 性 系 统 控 制 多 变 量 系统 控 制 实 用 化 问 题 和 综 合 功 能 预 测 控 制 器 的 研 究 现
状 及 发 展 方 向进 行 了 讨 论 应 有 的重 要 作 用
。 。

相 信 随 着 众 多 控 制 工 作 者 的 深 入 研 究 和 不 断 探 索 最 终 会 使 预 测 控 制 在 控 制 领 域 中发 挥
,


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席 裕庚 张钟 俊
,

,









,

,

一 类 新 型 计 算 机控 制 算 法 预 测 控制 算 法 控制 理 论 与 应用
,

,

,


,

席 裕 庚 许 晓鸣等
,

预 测 控 制 的研 究现 状 和 多层 智 能 预 测 控制 控制理 论 与 应 用
控 制 理 论 与 应用
,

控制理 论 与 应 用
,

,

席裕庚
徐立鸿

关于 预 测 控制 的进 一 步 思 考
预测控制 的研 究现状 及 问题 基于
,

,

,

金元郁

模 型 的 新 型 广 义 预 测控 制 论 广义 预 测 控制 控 制 与决 策
,

控 制理 论 与 应 用
,

,

,

徐 立鸿 冯纯 伯
吕 剑 虹 徐 治 皋等
,
,

连 续 时 间域 内具 有 积 分 作 用 的 广 义 预 测 控 制



,

控 制理 论 与应用
,

,

,

席 裕 庚 厉隽译

,

广 义 预 测 控 制 系统 的 闭 环 分 析

控 制理 论 与应 用

,

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net




,

谢克 明 预 测控 制 算法 的研 究现状及 展 望
多变 量 广 义 预 测 控 制 系 统 的 鲁棒 性 和 稳 定 性
自适应 广 义 预 测 控 制 系 统 的 鲁棒 稳 定 性 分 析
?

周 德 云 陈新 海 等 周 德 云 陈新 海 等
,

西 北 工 业大 学 学 报 航空 学报
,
,

,

,



周德云 陈新海等
,

一 种 新 的 鲁棒 性 自适 应 广 义 预 测 控制 算 法 及 鲁棒 性 分 析

西北 工业大学 学 报

,

,

古钟 壁 王 祯 学 等
,

具 有误 差 预 测 修 正 的预 测控 制算 法 大滞后生产过 程 的智能式 补偿 预 测 控 制
工 业 申联 系统 的 多反 馈 预 测 控制

控 制 与决策

,

,


,

古钟 壁 王苇等
,

自动化 学 报

,

谢 晓 方 谢 剑 英等
,

控 制理论与 应 用
,
,

,

,


。,
,

周德 云 陈新海等
,

广 义预 测 鲁棒 自适 应 控制

控 制 与决策

顾钟 文 等
出版 社
,

一 类 非 线性 系统 的 预 测 控制算 法

中 国 自动化 学 会 首 届 过 程 控 制 科 学 报告 会 论 文 集 杭 州 浙 江大 学 中国 自动化 学 会 首 届 过 程 控 制 科 学 报告 会 论 文 集 杭
,

黄 河 清 黄道 等
, ,

一类 非 线性 系 统 的 模 型 算 法控 制 的 研 究
,

州 浙 江 大 学 出 版社
,

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张 化光 吕剑虹 等

模糊广义 预 测 控制及 其应用
,

自动化 学 报
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罗 晓 鸣 孙 优 贤等
,

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控制理 论 与应 用

,

利用 时滞补 偿 器 降低 广义预 侧 控 制 动 态关联作用



,

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徐立鸿 冯 纯 伯
,
,

多变
,

加权 多步 预 报控 制

控 制 理 论与 应 用

,

,



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, ,






控 制 理论 与 应 用
,




吕剑虹 徐治皋等
,



特征 结构 下 多 变

预 测 控 制 系统 的 闭环反该 结 构 及 其 应用

,

吕剑 虹 陈来九
,
,

一 种多变


连 续 时间预 测 控制方法


自学 化 学 报

,

,



控 制理 论 与 应 用

,

,

金 元郁
,

,

一 种 新 型 的 自适 应 广 义 预 测 控 制 状 态 反 馈 预估 控制

自动 化学 报
, ,

,

,

衰 琪 左 信等 李 周福
,

自动 化 学 报

参 数 化 模 型 预测 空 间 实现 及 递 推 预 测 算法

控 制 理论 与 应 用

,

,

李 国 勇 谢克 明 社
,

广 义 预 测多 变 量 隐式 自校 正 控 制 算 法 的 研 究

中 国 控 制 会 议论 文 集 北 京 中国 科学 技 术 出版

,

李 国 勇 谢克 明 等
,

一 种 多 变 量 广 义 预 测 自校 正 解藕 控 制算法

中 国 控 制 会 议 论 文 集 北 京 中 国 科 学 技 术 出版
,



,

王锦 华 田 建 艳 等
,

具有 神经 元 网络 补 偿 的隐式 广 义 预 测 控制 的硬 件设 计与分析

宇航学报

,

,



黄 战 峨冠 中
王 轶 席 裕庚
, ,

,

基 于 神经 网 络 的广 义 预 测控 制

控制与决 策
,

,

,

广 义 预 测 控 制 的并 行 算 法

自动 化 学 报

,

慕 德俊 戴冠 中
席 裕 庚 厉隽 择
,

基于 状 态 空 间 模 型 广 义 预 测 控制 的 并 行 算 法 一 类 工业过 程 预 测 控 制 的 闭环分析

控 制 理 论 与应 用
,

,

,

自动 化 学 报



,

厉 隽择 席 裕 庚
,

,

串联 时滞工 业 系统 的预测控制 设 计

自动化 学 报
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,



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,



? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net


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} 今 } } } 曰 汽才 勺峥

徐 立鸿 胡克定
,

时滞 系 统 的 多步 预 报控制

控 制 与决策

,


,

,



周 德 云 陈新 海
, , ,

指令 跟 踪 自适 应 广 义 预 测 控 制及其 应 用
多 变 量 模 糊控 制 的 现 状 与发 展
?

自动 化 学 报
,

张 化 光 杨英 旭 等

控制与决策

,


,

陈增 强 袁 著扯 等
,
,

工 业 锅 炉 的 加 权 预 测 自校 正 控 制

自动 化 学 报

,



杨平 翁 思 义
,
,

连 续 时 间广 义 预测 控 制用 于 电厂锅 炉 汽 压 控 制 的 仿真研 究

中国 电机工 程学 报

,

,



,







,

,


,



幻 比


, ,

,

秦 加法 邵建梅等
,

多 变 量 自校 正 广 义 预 测 控制 在 人 工气候 室 中的应 用 一
侧五

中国 控制 会议 论 文集 北 京 中国 科学 技
, ,

术 出版 社
} 』 ‘ 』 血 心 工 卜了

,




谢克 明
李 国勇

,

,

广 义 预 测 控 制技 术 的 现 状及 展 望

电力学 报

,

,





,







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,

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

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