加热炉非线性模型预测控制多输入多输出

资 源 简 介

加热炉非线性模型预测控制多输入多输出

详 情 说 明

在工业控制领域，加热炉是一个典型的具有非线性、强耦合特性的多输入多输出（MIMO）系统，其控制问题颇具挑战性。针对这类复杂对象，非线性模型预测控制（NMPC）展现出独特优势。

NMPC的核心在于利用系统的非线性动态模型在线滚动优化控制序列。对于加热炉而言，需要同时调节多个输入变量（如燃料流量、空气配比），并确保多个输出参数（如炉温分布、燃烧效率）达到设定目标。这种多变量协调控制能够有效抑制加热过程中的温度不均匀或热应力超标问题。

Simulink为实现此类控制提供了可视化建模环境。建模时通常需要：1）建立包含传热方程和流体动力学的非线性机理模型；2）设计基于优化算法的预测控制器模块；3）集成实时反馈校正环节。特别注意各输入输出通道间的耦合关系处理，这直接影响控制器的解耦性能。

该方法的优势在于能显式处理输入输出约束，例如燃料阀位的物理限幅，同时通过滚动优化适应工况变化。实际工程中还需考虑模型失配时的鲁棒性增强策略，以及在线计算效率的优化。