动态矩阵控制

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基于动态矩阵控制(DMC)的无人艇航向控制设计

制属于自动控制系统其中一种，这控制系统的好坏优良，直接影
ＰＩＤ的输出信号为：
响无人艇在水面上的运行的方向以及航迹。目前，常用的无人艇航向控制方法有：ＰＩＤ控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控
基于动态矩阵控制（ＤＭＣ）的无人艇航向控制设计
基于动态矩阵控８１Ｊ（ＤＭＣ）的无人艇航向控制设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆＵＳＶＣｏｕｒｓｅＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎＤｙｎａｍｉｃＭａｔｒｉｘＣｏｎｔｒｏｌ（ＤＭＣ）
左旋（武汉理工大学自动化学院，湖北武汉４３００７０）
Ｕ（ｆ）＝ｅ（ｆ）＋争）ｄｔ＋ＫｐＴ
制等等，但都有一定的局限性。
３动态矩阵控制（ＤＭＣ）的基本原理
传统ＰＩＤ控制原理是利用参考量的输入和被调量的误差及
动态矩阵控制属于预测控制的其中一种，它是基于对象阶
Ｎｏｍｏｔｏ模型是野本谦作教授基于操纵线性方程，建立的线性船舶操纵响应数学模型，即：

矩阵开关原理

矩阵开关原理是一种实用的开关技术，主要用于控制多个独立开关的

接通和断开，并且能够精准控制每一个开关的状态。它的基本原理是

通过电子元件（如晶体管、场效应管等）控制矩阵中的每一个交叉点，从而实现各个开关的动态控制。

矩阵开关由两个基本组成部分组成，分别是控制器和矩阵阵列。控制

器负责对矩阵阵列的内部连接状态进行调节。而矩阵阵列由多个交叉

连接的电极组成，每个电极上均连接有一个开关或传感器。这些交叉

连接的电极采用一种特殊的交叉方式，称为矩阵配置。

在矩阵开关中，控制器通过控制“行线”和“列线”的状态来实现对

矩阵中每个交叉点的控制。当控制器设定某一行和某一列的电平状态时，它就可以控制该行和该列交叉点的状态，使其接通或者断开，从

而实现了开关的作用。

以上就是矩阵开关原理的基本介绍，矩阵开关技术具有以下优点：

1. 精准控制。矩阵开关能够实现单独控制每一个开关的状态，极大地

提高了开关的扩展性，可灵活地应对不同的控制需求。

2. 优异的可靠性。矩阵开关的设计十分可靠，可用作长时间稳定的开

关控制设备。同时，由于矩阵阵列与其周围的环境隔离，因此具有较

高的耐受干扰能力。

3. 高效能。由于矩阵开关所使用的电子元件都具有快速响应能力，因

此可以非常快速地进行开关和传输信号，大大提高了系统的工作效能。

总之，矩阵开关技术具有精准控制、高可靠性和高效能的优点，并广

泛应用于各种控制和通信设备中。

第7章模型预测控制1-SISO

模型预测控制, 优点/特点

•
•
•
Can include equality and inequality constraints on controlled and manipulated variables Solves a quadratic programming problem at each sampling instant Disturbance is estimated by comparing the actual controlled variable with the model prediction Usually implements the first move out of M calculated moves

N的选择应该使ai~as, (j>N), as是阶跃响应终止值
1 动态矩阵控制 (6/22)
For example if the discrete system description (sampling time T = 0.1) is y(k) = –0.5y(k – 1) + u(k – 3) then the transfer function is
1 动态矩阵控制 (2/22)

动态矩阵控制原理与算法

预测模型优化策略反馈校正算法

设计参数选择

4.1基于阶跃响应的脉冲响应模型(1)

ˆ ˆ y pM (k ) y p 0 (k ) AU M (k )
(4-2)
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滚动优化
上式中,
ˆ yM ( k 1| k ) ˆ y pM ( k ) y (k P | k ) ˆM
ˆ y0 (k 1| k ) ˆ y p 0 (k ) y (k P | k ) ˆ0
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反馈校正
当K时刻把控制u(k)实际施加于装置时,相当于在装置输入端加上了一个幅值为 u(k )的阶跃,那么在其作用下未来时刻的输出预测值
ˆ ˆ yN1 (k ) yN 0 (k ) au(k )
(4-7)
在DMC中,到下一采样时刻首先要检测装置的实际输出y(k+1),要把它与由式(4-7)算出的模型预测输出相比较,构成输出误差
(4-11)
ˆ 有了 yN 0 (k 1) ,又可像上面那样进行k+1时刻的优化计算, 求出 u(k 1) .整个控制就是以这种结合反馈校正的滚动优化方式反复地在线进行.
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反馈校正
动态矩阵控制的在线计算流程
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预测控制系统的参数设计
待确定的原始参数有:
ˆ min J (k ) qi [ w(k i ) yM (k i | k )] rj u 2 (k j 1) (4-1)

动态矩阵的三相并网逆变器抗扰动控制方法

Anti-Perturbation Control of Three-Phase Grid-Connected Inverter of Dynamic Matrix 作者：夏天浩[1];潘才保[2];马运亮[3];林友敬[1];张亮[1];孔祥松[1];张辑[1]

作者机构： [1]厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建厦门361024;[2]厦门术成自动化科技有限公司,福建厦门361021;[3]许继电气股份有限公司,河南许昌450061

出版物刊名：厦门理工学院学报

页码： 27-32页

年卷期： 2021年第5期

主题词：三相并网逆变器;抗扰动控制;控制方法;动态矩阵控制;LCL滤波器;SVPWM调制

摘要：为解决传统PI控制不足,有效降低电网电流谐波畸变率,提出一种基于动态矩阵的三相并网逆变器抗扰动控制方法.该方法通过阶跃响应法建立三相LCL并网系统的预测模型,设计LCL 滤波器参数保证系统的稳定性,选择并网电流作为控制对象,设计动态矩阵滚动优化目标函数和反馈校正环节,以控制增量的形式对SVPWM调制波的调制比进行预测控制.仿真结果表明,在外界较大扰动下,与PI控制相比,基于动态矩阵的控制方法可将并网电流谐波畸变率降低1.34%,具有更好的抗扰动性.

动态矩阵控制算法

动态矩阵控制算法是一种用于控制系统的先进控制算法，它采用了矩阵的表示和演化方法。其主要思想是将系统的状态和控制输入表示为矩阵，通过矩阵运算和演化来实现对系统的控制。

动态矩阵控制算法的核心思想是通过不断更新和演化控制矩阵来适应系统的变化。它根据系统的反馈信息和目标要求，利用矩阵运算和优化算法来计算出最优的控制矩阵。然后将该控制矩阵应用于系统中，以实现对系统的控制。

动态矩阵控制算法具有以下特点：

1. 矩阵表示：将系统的状态和控制输入表示为矩阵，方便进行矩阵运算和演化。

2. 自适应性：通过不断更新和演化控制矩阵，能够适应系统的变化和环境的变化。

3. 优化算法：利用优化算法来求解最优的控制矩阵，以满足系统的要求。

4. 实时性：动态矩阵控制算法能够在实时性要求较高的控制系统中应用，实现对系统的准确控制。

除了以上特点，动态矩阵控制算法还可以根据具体的系统和应用场景进行扩展和改进。它在工业自动化、机器人控制、智能交通等领域具有广泛的应用前景。

预测控制中动态矩阵控制DMC算法研究及仿真

安徽大学

本科毕业论文（设计）

（内封面）

题目：预测控制中动态矩阵控制DMC算法研究

学生姓名：张汪兵学号：P4*******院（系）：电子科学与技术学院专业：自动化

入学时间：2006年9月导师姓名：张倩职称/学位：硕士

导师所在单位：安徽大学电子科学与技术学院

预测控制中动态矩阵控制DMC算法研究及仿真

摘要：动态矩阵控制（dynamic matrix control, DMC）算法是一种基于对象阶跃响应预测模型、滚动实施并结合反馈校正的优化控制算法，是预测控制算法之一。本文阐述了预测控制的产生、发展及应用，进一步介绍动态矩阵控制算法的产生和现状，就当前动态矩阵控制算法在实际工业控制领域中发展应用现状以及今后可能的研究发展方向作了分析。并对动态矩阵控制的算法作了推导，在理论依据方面给予证明。可是在实际工业控制领域中，大多数被控对象都是多变量的，本文通过对该算法作了有约束、多变量两方面的改进，使该算法实际应用性更强。文章还对该算法进行了 matlab 仿真，并对仿真结果进行分析研究，予以验证。

关键词：预测，动态矩阵控制，模型，反馈矫正，有约束，多变量。

Forecast for control of Dynamic Matrix Control DMC

algorithm

Abstract

Dynamic Matrix Control (dynamic matrix control, DMC) algorithm is a step response based on the object prediction model, and rolling implementation and optimization of the feedback correction control algorithm, is one of predictive control algorithms. This paper describes the control forecast the rise, development and application of further information on Dynamic Matrix Control algorithm and the formation of the status quo on the current dynamic matrix control algorithm in the actual control in the field of industrial development and possible future application of the research and development direction of an analysis. Dynamic Matrix Control and the algorithm is derived, in terms of the theoretical basis for that. But in practice in the field of industrial control, the majority of objects are charged with multiple variables, the paper through the binding of the algorithm, two more variables in the promotion and improvement of the algorithm so that a more practical application. The article also has the algorithm matlab simulation, and analysis of simulation results to be verified.

动态矩阵的生成与管理-C语言课程设计

沈阳航空航天大学

课程设计任务书

院系：材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程班级：04110201

学号：2010041102017 题目：动态矩阵的生成与管理

一、课程设计时间

2012年6月18日至2012年6月21日，共计4天。

二、课程设计内容

用C语言编写软件完成以下任务：

利用链表的方法，产生任意行数和列数的矩阵，用于存储某个二维矩阵。行数和列数由用户从键盘输入，从而体现动态性。

提示：先用链表动态管理1行的数据，有了基础之后再设计管理二维的数据。

三、课程设计要求

1. 程序质量：

✧贯彻结构化的程序设计思想。

✧用户界面友好，功能明确，操作方便。

✧用户界面中的菜单至少应包括“输入矩阵的行数和列

数”、“输入矩阵元素”、“打印矩阵”、“退出”4项。

✧代码应适当缩进，并给出必要的注释，以增强程序的

可读性。

2. 课程设计说明书：

✧课程结束后，上交课程设计说明书和源程序。课程设

计说明书的格式和内容参见提供的模板。

四、指导教师和学生签字

指导教师：________ 学生签名：__ __

五、成绩：六、教师评语：

一、需求分析 (1)

二、设计分析 (1)

三、主要界面截图 (3)

四、技术要点 (4)

五、个人总结 (4)

六、参考文献 (5)

七、源程序 (5)

一、需求分析

利用链表的方法，产生任意行数和列数的矩阵，用于存储某个二维矩阵。行数和列数由用户从键盘输入，从而体现动态性。

提示：先用链表动态管理1行的数据，有了基础之后再设计管理二维的数据。

1贯彻模块化的程序设计思想，以主函数调用各个功能模块。

2用户界面友好，功能明确，操作方便。

第六章_2_计算机控制系统-预测控制

模型预测控制的发展背景(2)
工业过程的特点 –多变量、非线性、时变性、强耦合、
不确定性工业过程对控制的要求 –高质量的控制性能 –对模型要求不高 –实现方便
2013-7-11 浙江大学控制科学与工程学系 13
—第六章—
预测控制的特点（1）
建模方便,不需要深入了解过程内部机理
非最小化描述的离散卷积和模型,有利于
T
A称为DMC的动态矩阵，P是滚动优化时域长
度，M是控制时域长度。
2013-7-11
浙江大学控制科学与工程学系
29
—第六章—
DMC的滚动优化(1)
滚动优化的性能指标
– 通过优化指标，确定出未来M
个控制增量，使未来P个输出预测值尽可能地接近期望值w如 P184,6-19图所示。 – 不同采样时刻, 优化性能指标不同, 但都具有同样的形式, 且优化时域随时间而不断地向前推移。
i=1,2,…, N-1
–
引入移位矩阵S，得到下一次预测初值
ˆ ˆ y N0 k 1 S y cor k 1
浙江大学控制科学与工程学系 34
2013-7-11
—第六章—
DMC的反馈校正(3)
误差校正及移位设初值示意
ˆ ˆ y cor k 1 y N0 k
hN ek 1
17

现代控制工程第10章预测控制PPT课件

1979年卡特勒在美国化工年会上首次介绍了这一算法。十多年来，它已在石油、化工等部门的过程控制中获得了许多成功的应用。
4
10.2 .1 预测模型
动态矩阵控制是一种把被控对象的单位阶跃响应采样数据作为预测模型的预测控制算法。
设被控对象的单位阶跃响应采样数据为
a1 , a2 , , aN
系统输出的预测模型为
U M (k) u(k, k) ... u(k M 1, k)T
A 称为动态矩阵； P是滚动优化时域长度； M是控制时域长度
a1
a
2
...
A a M
...
aP
0 a1 ... a M 1 ... a P1
... 0
...
0
... 0
...
a1
... ...
... a P M 1 P M
第10章预测控制
70年代以来，人们从工业过程的特点出发，寻找对模型要求不高而又能实现最佳控制的方法。预测控制最初是由美国和法国几家公司在70年代先后提出的，很快就在石油、电力和航空等工业中得到十分成功的应用。
本章从实际应用角度，介绍动态矩阵控制、模型算法控制、广义预测控制等常用的基本预测控制算法的工程设计及其应用方法。模糊控制已经得到非常广泛的应用，被公认为是简单而有效的控制技术。
j 1
M P u(k i) u(k M 1)

预测控制-课件

y(k+2|k)＝ b1y (k+1|k) +b2y(k)+……+any(k-n+1)
…….
学习交流PPT
17
滤波、预测与控制
❖ 控制：
▪ 已知信号的过去测量值： u(k-1), ……,u(k-m), y(k),
y(k-
1), ……,y(k-n)
▪ 求解当前时刻期望值：u(k)
▪ 使得y(k)＝ r(k)
j1
x(k1)Ax(k)Bu(k)
y(k)C(xk)
• 脉冲传递函数
G(z)y(z)CzIA1B
u(z)
学习交流PPT
25
常用预测模型
由于
( z I A ) ( Iz 1 A 2 z A 2 z 3 ) I
即 (z IA ) 1 z 1 I z 2 A z 3 A 2
因而 G (z)CAj1zjBhjzj
u (k+j| k)
u(k-j)
控制时域
k-j
k
k+m
k+p
学习交流PPT
31
反馈校正
❖ 每到一个新的采样时刻，都要通过实际测到的输出信息对基于模型的预测输出进行修正，然后再进行新的优化。
❖ 不断根据系统的实际输出对预测输出值作出修正使滚动优化不但基于模型，而且利用了反馈信息，构成闭环优化。

模型预测控制(全面讲解)

3.8
4.6 6 5
y (4) h4u (0) h3u (1) y (5) h5u (0) h4u (1)
t/T
N
3
2.3 3 0 u 1 2 2.5 1.5
3
4
0.8 5 6
y (k ) hi u (k i )
i 1
2 1 u(0) u(1)
y (t ) g ( )u (t )d
0

t/T
第三节模型算法控制(MAC) 一. 预测模型

采用脉冲响应模型对未来时刻输出进行预测
ym (k j ) hi u (k j i )
i 1 N
j 1, 2, , P
P 称为预测时域

取u(k + i)在i = M - 1后保持不变
u (k i ) u (k M 1) i M , M 1, , P 1
第三节模型算法控制(MAC) 一. 预测模型
Ym (k ) H1U1 (k ) H 2U 2 (k )
h1 h 2 h2 h3 H2 hM h M 1 hP 1 P( N 1) hP
y P ( k j ) ym ( k j ) j y ( k ) ym ( k )
j 1, 2, , P

Lecture多变量动态矩阵控制算法

y ˆc o r(k 1 ) y ˆN 1(k ) H e (k 1 )
其中
Hh11 hp1
h1p,hst
hst(1)
,
s,t1,
,p
hph
hst(N)
状态更新
校正后的预测向量可通过移位构成k+1时刻的初始预测值
y ˆN 0(k1 )S0y ˆcor(k1 )
0 1 0
S
0
其中 S0
,
S
0 1
y ˆi,PM(kP|k)
y ˆi,P0(kP|k)
Uj,M
(k)
uj (k)
uj (k M 1)
aij (1)
A
aij
(M
)
aij (P)
0
aij (1)
aij (P M 1)
预测模型 (2)
若 y 受i 到 u1, , u共m 同作用，按线性系统叠加性质：
若各 u 只j 有即时变化 u，j ( k 则) 输出的预y i测
多变量动态矩阵控制 (2×2 系统)
阶跃响应采样
设对象有m个控制输入，p个输出
u1
y1
u2
MIMO
y2
um
yp
假定已测得每一输出
y
对每一输入
i
u 的j 阶跃响应
a ，ij ( t 采) 样点值组

动态矩阵控制算法(DMC) PPT课件

y {h0u(0) h1u(0) h2u(0) L }
y {0 h0u(1) h1u(1) h2u(1) L }
y {L 0 h0u(k) h1u(k) h2u(k) L }
L}
y : {y(k)} ?
y(0) h0u(0)
y(1) h0u(1) h1u(0)
k
y(2) h0u(2) h1u(1) h2u(0)
i 1
j 1
s.t. y%M (k i | k) y%0 (k i | k)
min( i 1
M
,i
)
ai
j
1
u(k
j
1)
yimin y%M (k i | k) yimax
u jmin u(k j 1) u jmax
求优化变量：UM (k) u(k),L , u(k M 1)T
k
y(k) h0u(k) h1u(k 1) L hku(0) hiu(k i) i0
u(0) 0
hi a(i) a(i 1) ai ai1 系统可由 a(k)唯一确定.
k
k
i
y(k) hkiu(i) hki u( j)
i0
i0
j0
k
k 1
hiu(0) hiu(1) L h0u(k)
因此，k 时刻优化性能指标（惩罚跟踪误差与调节幅度）：

(完整版)模型预测控制

云南大学信息学院学生实验报告

课程名称：现代控制理论

实验题目：预测控制

小组成员：李博(12018000748）

金蒋彪（12018000747）

专业：2018级检测技术与自动化专业

1、实验目的 (3)

2、实验原理 (4)

2。1、预测控制特点 (4)

2。2、预测控制模型 (5)

2.3、在线滚动优化 (6)

2.4、反馈校正 (7)

2。5、预测控制分类 (8)

2.6、动态矩阵控制 (9)

3、MATLAB仿真实现 (11)

3.1、对比预测控制与PID控制效果 (12)

3。2、P的变化对控制效果的影响 (14)

3。3、M的变化对控制效果的影响 (15)

3.4、模型失配与未失配时的控制效果对比 (16)

4、总结 (17)

5、附录 (18)

5.1、预测控制与PID控制对比仿真代码 (18)

5。1。1、预测控制代码 (18)

5.1。2、PID控制代码 (19)

5。2、不同P值对比控制效果代码 (22)

5.3、不同M值对比控制效果代码 (23)

5。4、模型失配与未失配对比代码 (24)

1、实验目的

（1）、通过对预测控制原理的学习，掌握预测控制的知识点。

(2）、通过对动态矩阵控制（DMC）的MATLAB仿真，发现其对直接处理具有纯滞后、大惯性的对象,有良好的跟踪性和较强的鲁棒性，输入已知的控制模型，通过对参数的选择，来获得较好的控制效果。

（3）、了解matlab编程。

2、实验原理

模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)是20世纪70年代提出的一种计算机控制算法,最早应用于工业过程控制领域。预测控制的优点是对数学模型要求不高，能直接处理具有纯滞后的过程，具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力,对模型误差具有较强的鲁棒性。因此,预测控制目前已在多个行业得以应用，如炼油、石化、造纸、冶金、汽车制造、航空和食品加工等，尤其是在复杂工业过程中得到了广泛的应用。在分类上，模型预测控制(MPC)属于先进过程控制，其基本出发点与传统PID控制不同。传统PID控制，是根据过程当前的和过去的输出测量值与设定值之间的偏差来确定当前的控制输入，以达到所要求的性能指标。而预测控制不但利用当前时刻的和过去时刻的偏差值，而且还利用预测模型来预估过程未来的偏差值,以滚动优化确定当前的最优输入策略。因此,从基本思想看,预测控制优于PID控制。

led矩阵控制原理

1 LED矩阵概述

LED矩阵是一种由LED灯组成的符号（数字、字母、图形等）集合，可以用于信息显示、广告传播、室内装饰等领域。LED矩阵的控制原理是通过微控制器对各个LED的亮灭状态进行控制。

2 LED矩阵的控制方式

LED矩阵的控制方式主要分为两种：行列扫描和分时控制。

行列扫描是指将LED矩阵按行或列的方式进行扫描，在每个扫描

周期中，选中一行或一列上的LED灯，并将其点亮或熄灭。通过这种

方式，可以实现矩阵内各个位置的显示。为了避免元素显示的闪烁问题，需要使用高速振铃器或多路刷新技术。

分时控制是将LED矩阵划分为多个区域，在不同的时间段内对各

个区域进行控制。这种方式适用于需要动态展示多种信息的场合，如

电子广告牌等。

3 LED矩阵的驱动方式

LED矩阵的驱动方式分为静态和动态驱动。静态驱动是指在同一时刻通过直流电源将LED矩阵内的每个LED灯都点亮或熄灭，这种方式

控制简单，但功耗较大。动态驱动是指使用脉冲信号来逐行或逐列地

激活每个LED灯，这种方式功耗较低，但需要复杂的控制电路。

4 LED矩阵控制的实现

微控制器是实现LED矩阵控制的关键。通过编写相应的程序，可以实现对LED矩阵各个元素的控制。常用的微控制器有单片机和FPGA 芯片。单片机的主要优点是成本低、易于学习和使用，而FPGA芯片具有高度的可编程能力和处理速度。

5 LED矩阵的应用

LED矩阵广泛用于计算机、显示器、手机、电视机、广告牌、室内装饰等领域。随着科技的发展，LED矩阵的应用也在不断扩展。

6 总结

LED矩阵是一种常用的符号集合，其控制原理主要是通过微控制器对各个元素的亮灭状态进行控制。不同的控制方式和驱动方式为其应用提供了更广泛的场景。随着科技的发展，LED矩阵的应用也在不断扩展。

动态矩阵控制

基于动态矩阵控制(DMC)的无人艇航向控制设计

矩阵开关原理

第7章 模型预测控制1-SISO

4.1基于阶跃响应的脉冲响应模型(1)

动态矩阵的三相并网逆变器抗扰动控制方法

动态矩阵控制算法

预测控制中动态矩阵控制DMC算法研究及仿真

动态矩阵的生成与管理-C语言课程设计

第六章_2_计算机控制系统-预测控制

现代控制工程第10章预测控制PPT课件

预测控制-课件

模型预测控制(全面讲解)

Lecture多变量动态矩阵控制算法

动态矩阵控制算法(DMC) PPT课件

(完整版)模型预测控制

led矩阵控制原理

第7章模型预测控制1-SISO