一种基于VC++与Matlab接口的预测控制仿真系统的设计

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本文开始部分详细讨论了MATLAB与高级语言的编程接口方法,对目前已有的接口方法进行了系统总结,分析了这些方法的优势、缺陷和使用条件。然后结合控制系统预测控制算法的特点文章提出了一种基于COM组件实现MATLAB与高级语言接口的方法,利用这种方法只需要对用MATLAB语言编写的控制算法的*.m文件进行简单的修改,COM生成器能把MATLAB开发的预测控制算法做成组件,这些组件作为独立的COM对象,可以直接被VisualC++、delphi或其他任何支持COM的语言所引用,实现程序调用。这种方法是真正意义上能利用MATLAB提高开发效率的方法,对于不同的程序几乎都可以用同样的方法实现,大大提高了该方法的稳定性,在实际应用中具有极大的应用价值。在后面介绍的控制系统中,这种方法的成功证明了该方法的实用性。   然后详细讨论了一种基于Visual C++平台的预测控制仿真系统的设计与开发全过程。对系统开发过程中的各种混合编程的方法进行了详细的介绍,以及对界面实现、输入输出参数控制等方面都进行了介绍。   本文对预测控制系统算法进行了理论介绍,主要介绍了预测控制算法中的GPC算法、改进的PIDGPC算法和Smith预估控制三种控制算法的实现。改进型PIDGPC算法主要将广义预测算法和传统的PID控制结合起来则不但能克服过程中的大滞后、非线性和时变的影响,还能显著地克服过程控制中的突变性扰动。接着提出一种Smith预估补偿控制方案,它针对纯滞后系统中闭环特征方程含有纯滞后项,在PID反馈控制基础上,引入了一个预估补偿环节,从而使闭环特征方程不含纯滞后项。Smith预估控制算法从理论上解决了时滞系统的控制问题,应用于本系统开发中具有良好控制品质的特点。为预测控制系统软件的实现提供了理论基础。   本文介绍了一种以VC++作为开发平台,利用MATLAB作为数据处理工具、算法开发工具的预测控制仿真系统的设计与实现。该系统不仅充分发挥了VC++在Win32系统下快速开发应用程序的强大优势,而且充分利用了MATLAB在开发控制算法上的长处,这使得开发的预测控制算法系统在平台开放、易于扩充、二次开发能力上具有较大优势。实验结果表明,本系统开发方案是切实可行的,开发的预测控制系统具有开发周期短、界面美观、控制稳定、控制算法先进、软件成本低等特点。
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