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LabVIEW液压支架控制系统的使用与各种配置的预测模型的比较分析

模型预测控制在工业中应用广泛。这种方法的优点之一是在求解最优控制问题时能够明确考虑对输入和输出状态施加的约束。控制对象模型用于有限时间范围内最优控制的实时计算。所使用的数学设备允许从具有单输入和单输出的简单系统切换到具有多输入和多输出的多通道系统。

这里以液压支架为例比较了具有多输入和单输出的系统，其中输入是进气阀开口和泵功率，输出是油箱中的液位。

MPC解决了最小化成本的目标函数的问题，该函数表征在指定约束内形成控制信号时与受控参数指定值的接近程度。将控制对象在液压支架上实验得到的传递函数作为计算MPC算法的基础。

为了比较分析MPC的运行情况，使用了液压支架。展台包括：ARIESPLC-160控制器和ArduinoUNOR3，L298N发动机驱动器，SR-600泵，TFA20-M-C电动阀，浮球液位检测器，超声波液位传感器HC-SR04，流量计YF-B1。

根据获得的SISO和MISO系统的状态空间模型，LabVIEW创建了两个用于油箱液位稳定的MPC控制器。第一个通过改变SISO系统的阀门开度的MPC控制器。第二个MPC控制器通过改变MISO系统的阀门开度和泵功率。

MISO系统的MPC控制器的性能指标略好于SISO的MPC控制器的性能指标。建议在选择控制系统时考虑执行MPC算法计算的设备的计算能力。与SISO系统相比，获得MISO系统的数学模型需要相当长的时间。如果计算设备能够以所需的频率提前多步计算MPC算法，则建议选择更简单的SISO系统。

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