抑制超调的改进预测控制算法：单步预测输出差值法

"这篇论文是2011年由戴文战、田仕军和杨爱萍发表在《东南大学学报（自然科学版）》增刊上的，标题为'基于单步预测输出差值抑制超调的改进预测控制算法'。研究主要针对传统预测控制算法在控制过程中可能产生的超调问题，提出了一种新的改进方法，旨在同时减少计算复杂性和抑制超调现象。论文介绍了如何在性能指标函数中引入单步预测输出差值项来平滑预测输出的波动，并考虑了系统时滞特性的影响。此外，通过柔化系统输入策略，避免了矩阵求逆运算，进一步降低了计算量。仿真实验验证了该算法的有效性，它不仅能抑制超调，还能提高控制算法的跟踪速度。该研究的关键字包括广义预测控制、抑制超调量、柔化输入和单步预测输出差值。" 详细解释: 这篇论文关注的是预测控制领域的一个核心问题——超调。超调是指在控制系统中，当系统响应突然变化时，输出可能会短暂超过期望设定值的现象，这可能导致系统不稳定或效率低下。传统的预测控制算法在设计时可能会出现此类问题。 作者们提出了一种改进的广义预测控制算法，其创新之处在于引入了单步预测输出差值项。这个差值项是K[ y(k+d+2/k) - y(k+d+1/k)]^2，它的作用是通过抑制两次连续预测输出之间的剧烈波动，从而有效地减少超调的产生。这种方法巧妙地在性能指标函数中加入了这一项，使得算法在保证控制效果的同时，仅增加了较小的计算负担。 论文还特别考虑了系统的时滞特性，这意味着控制策略会考虑到输入控制量Δu(k)在预测输出中开始发挥作用后的影响。通过柔化系统输入Δu(k+j)，算法避免了进行矩阵求逆运算，这不仅简化了计算过程，也进一步减少了计算量。 仿真结果证实了该算法的优越性，它能够有效地抑制超调，同时提高控制算法对设定值变化的跟踪速度。这对于实际应用中的动态系统控制具有重要意义，因为快速且准确的跟踪性能是许多工业控制系统的必要条件。 这篇论文提供了一种新颖的预测控制策略，通过优化算法设计，兼顾了控制性能和计算效率，对解决预测控制中的超调问题提出了有效的解决方案。