[发明专利]气候风洞自适应预测控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于，对气候风洞的风速、温度和湿度控制采用以下方式：

1)获得气候风洞各个被控量的阶跃响应模型；

2)在风速变化范围内，选定多个标准工况的风速对应的风速阶跃响应模型、温度阶跃响应模型和湿度阶跃响应模型；

3)将选定多个标准工况的风速、温度和湿度作为被控量导入，根据当前风速选择对应的温度阶跃响应模型和湿度阶跃响应模型，气候风洞自适应预测控制系统使用步骤2)中获取的不同模型计算输出量，即控制量，将不同模型计算得出的控制量拟合作为最终控制量；

4)最终控制量作为控制量对气候风洞进行控制；

其中，风速、温度和湿度控制采用串级结构控制，内环采用PID控制，外环采用预测控制计算不同模型输出量；

外环采用预测控制计算不同模型输出量采用以下步骤：

A)利用不同风速的温度阶跃响应模型和湿度阶跃响应模型建立预测模型；

B)对预测模型滚动优化；

C)实施反馈校正。

2.如权利要求1所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：在风速、温度和湿度的串级结构控制中增加前馈控制。

3.如权利要求1所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：实施步骤A)时,设被控对象有m个控制输入,m是大于3的整数，p个控制输出，p是大于3的整数,假定已测得每个输出y_i对每一个输入u_i的单位阶跃响应a_ij(t)，t是正整数，建立模型向量a_ij＝[a_ij(1)...a_ij(N)]^T,i＝1,...,p；j＝1,...,m；

则k时刻，u_j有增量Δu_j(k)时y_i在未来N个时刻的输出预测值如下

其中，

的各分量表示在k时刻对在未来N个时刻的初始输出预测值，k和N正整数。

4.如权利要求3所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：实施步骤B)时,对预测模型滚动优化采用以下公式：

其中，

5.如权利要求4所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：实施步骤C)时，反馈校正采用以下方式：

计算实际输出与预测输出的误差，在k时刻实时控制后，根据预测模型算出气候风洞在未来时刻的各输出值，到k+1时刻测得气候风洞各实际输出值后，与相应的预测值比较并构成误差向量和经过校正的预测向量。

6.如权利要求5所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：

误差向量：

经过校正的预测向量：

其中，

7.如权利要求6所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：经过校正的预测向量通过位移作为K+1时刻的初始预测值：

其中，

8.如权利要求2-7任意一项所述的气候风洞自适应预测控制系统，其特征在于：前馈系数经过现场调试确定。