一种基于VC++与Matlab接口的预测控制仿真系统的设计

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 MATLAB与高级语言混合编程的提出

1.3 MATLAB与高级语言混合编程的研究现状

1.4文章的研究目标和意义

1.5文章的组织结构

第二章MATLAB与高级语言混合编程的研究

2.1 MATLAB与高级语言混合编程的特点

2.2 MATLAB与高级语言混合编程

2.2.1调用engine的方法

2.2.2 MCC命令

2.2.3 Matcom

2.2.4 COM组件

2.3本章小结

第三章预测控制算法理论基础

3.1预测控制基本算法理论基础

3.1.1预测控制的介绍与提出

3.1.2预测控制算法种类

3.2 GPC预测控制算法的实现

3.2.1广义预测控制算法介绍

3.2.2 GPC实现步骤

3.2.3 GPC仿真结果

3.3改进的PIDGPC算法

3.3.1 PID控制算法

3.3.2 PID控制器面临的问题

3.3.3改进的PID广义预测控制算法

3.3.4 PIDGPC控制器理论基础

3.3.5改进的PIDGPC算法仿真及结果

3.4 Smith预估PID控制算法

3.4.1 Smith预估补偿原理

3.4.2 PIDsmith预估算法仿真

3.5本章小结

第四章预测控制仿真软件的实现

4.1将控制算法制作成COM组件

4.2在VC中调用COM组件

4.3 MATLAB算法COM化过程流程图

4.4实验结果

4.5本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的主要论文