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基于Linux和s3C2440的GPC控制器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-12-14 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3.1 算法
中,采用最小方差中使用的受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型(CARIMA)來(lái)描述被控對(duì)像,即

式中z-1是后移算子,表示后退1個(gè)采樣周期的相應(yīng)量;A(z-1),B(z-1),C(z-1)為后移算子z-1的多項(xiàng)式。y(k)為系統(tǒng)輸出,u(k)為輸出。ξ(t)是均值為0、方差為0的白噪聲序列,表示一類(lèi)隨機(jī)噪聲的影響?!鳛椴罘炙阕?,且△=1-z-1。一般,令C(z-1)=1。為了便于研究,在不影響系統(tǒng)算法研究的前提下,令系統(tǒng)為SISO系統(tǒng)。算法的目標(biāo)函數(shù)中引入了增量加權(quán)參數(shù),以增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。其目標(biāo)函數(shù)為

其中,E為數(shù)學(xué)期望;ω(k十i)為輸人參考軌跡,N1、N2分別為優(yōu)化時(shí)域的初始值和終值,NU為控制時(shí)域,λ(j)為大于零的控制增量加權(quán)系數(shù)。廣義預(yù)測(cè)控制算法問(wèn)題最終歸結(jié)為:通過(guò)遞推求解Diophanfine方程,求出最優(yōu)控制增量△U,使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值。
3.2 MatIab仿真及生成目標(biāo)代碼
RTW是Matlab提供的代碼自動(dòng)生成工具,可使Simulink模型自動(dòng)生成面向不同目標(biāo)的代碼。目前通過(guò)Matlab/RTW可生成在PC、ARM等設(shè)備上運(yùn)行的代碼,以及在Windows、等系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。利用RTW自動(dòng)生成代碼,可使工程師專(zhuān)注于系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn),減輕編程工作量,加快產(chǎn)品研發(fā)的速度。GPC算法的仿真和調(diào)試是在Matlab7.0環(huán)境下,利用MPC工具箱,編制了相應(yīng)程序而實(shí)現(xiàn)。由于Matlab中,m語(yǔ)言無(wú)法直接移植到嵌入式中,因此先要用simulink構(gòu)建系統(tǒng)模型,然后再用Real-Time Workshop自動(dòng)生成面向ARM平臺(tái)的C代碼。
利用RTW自動(dòng)生成代碼的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①用Matlab的m語(yǔ)言編寫(xiě)GPC算法程序,仿真通過(guò)后,封裝成Simulink仿真框圖,并建立GPC控制系統(tǒng)模型Model.mdl。
②在Simulink窗口中,選擇Simulink|Configuration Parameters選項(xiàng),對(duì)solvet option、Data Import/Export等進(jìn)行設(shè)置。
③選中Generate code only復(fù)選框,單擊build,代碼自動(dòng)生成。
④整合底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)、用戶定義的函數(shù)以及自動(dòng)生成的GPC程序,編譯生成目標(biāo)文件。
從圖3可以看出,在伴有隨機(jī)擾動(dòng)的二價(jià)系統(tǒng)中,GPC算法的的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都比較小,且上升時(shí)間快,表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。這和GPC算法多步預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化的特點(diǎn)是分不開(kāi)的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163415.htm

結(jié) 語(yǔ)
本文成功構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)化節(jié)點(diǎn)的軟硬件平臺(tái),并通過(guò)Matlab/RTW半實(shí)物仿真的方法,實(shí)現(xiàn)了GPC算法的快速移植,對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行了補(bǔ)償。該測(cè)控平臺(tái)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,適用于Ethernet的嵌入式Web控制器,滿足遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制需求,具有一定的應(yīng)用前景。

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