针对机器人姿态变换时伺服电机位置控制中惯量和负载转矩的变化,提出了一种PI Ziegler-Nichols预测并行控制策略。设计了PI Ziegler-Nichols控制器与预测控制器,PI Ziegler-Nichols控制可对传统PI控制器的比例、积分系数进行在线调整,抑制了参数变化和负载扰动,预测控制在误差较大时能够提高收敛速度并具有较好的跟踪能力。仿真结果表明,并行控制策略具有较好的稳定性和动态跟踪精度,当系统参量产生变化时,PI Ziegler-Nichols预测控制器可自适应调整,在机器人伺服系统中可实现较好的位置控制精度和较快的响应速度。

本文在预测控制的算法机理上给出了位置控制系统的预测模型，并在此基础上进一步介绍了基于预测控制理论的位置调节器程序的设计方法。

目前变量泵-变量马达系统的速度调节过程相当于变量泵控制定量马达或定量泵控制变量马达,这种方式存在系统溢流损失大、调节速度慢和没有发挥系统潜能等缺点。为克服这些不足,提出变量泵-变量马达自适应控制算法。变量泵对马达转速进行主动闭环控制,变量马达根据变量泵排量作随动控制而实现变量泵和变量马达排量的同时调节。采用单神经元自适应PID控制算法进行变量泵控制,采用预测自适应控制算法进行变量马达控制。给出了变量泵-变量马达自适应控制算法基本原理和框图,仿真和实验表明该算法可以提高系统响应速度、减少溢流损失。

液压挖掘机系统模型结构复杂,计算繁琐且分析耗时,无法满足高效操作的需求。对此,针对挖掘机模型跟踪性能较差的问题,采用Hammerstein模型,实现液压挖掘机的预测控制。通过液压挖掘机系统结构的理论推导,对复杂的液压挖掘机模型进行简化,建立具有Hammerstein结构的液压挖掘机非线性模型。结合序列二次规划算法对该非线性模型进行求解,实现对液压挖掘机非线性模型的预测控制。在MATLAB/Simulink环境下对回转装置、动臂、斗杆和铲斗的控制进行仿真和分析。结果表明:回转装置、动臂、斗杆和铲斗实际位置与预期位置存在较小偏差,且先导压力没有出现过于频繁的冲击,气缸压力波动幅度较小。该液压挖掘机非线性预测控制模型有良好的跟踪性能和较高的控制稳定性。

为减小机械臂末端在进行轨迹跟踪运动时的轮廓误差,提出一种机械臂轮廓误差同步预测控制策略。该策略将操作空间轮廓误差映射到关节空间,从而定义机械臂各关节的同步行为,有效减小了末端轮廓误差,提高了机械臂各关节的运动协调性。为解决常规预测控制器不能保证系统稳定的问题,提出双模同步预测控制方法,通过在预测时域外切换到局部控制率来保证控制器的稳定性。实验结果表明:所设计的控制器能有效减小末端轮廓误差并使关节输出力矩更加平稳。

为了使柔性机械臂快速稳定到达目标位置且抑制其末端柔性形变,设计了基于分层结构的预测控制方法,分层结构采用对预测控制的方式,占据了控制的先机,而且针对机械臂的时变特性,采用滚动控制策略,增加了控制系统鲁棒性。给出了适用于一般机械臂的控制结构框架,建立了预测控制模型;设计了轨迹规划层,将最优轨迹规划问题转化为带约束的QP问题,其输出为最优轨迹;设计了跟踪控制层,此层精确跟踪上层规划出的最优轨迹;为了验证分层结构的有效性,设计了适用于柔性机械臂的分层结构,将此方法与IST方法进行比较,分层结构不仅快速稳定到达目标位置,而且抑制了机械臂在目标位置的柔性形变、控制过程中也没有出现力矩的较大波动。

分析了二次调节加载系统的特性。针对系统的特点，提出一种动态矩阵预测控制（DMC）和PID相结合的方法。通过内环来克服随机干扰，外环采用预测控制来获得优良的跟踪性能和鲁棒性，实现目标和控制的分层，对有关设计参数的选择进行了讨论。仿真试验结果表明：动态矩阵预测控制和PDI相结合的方法有效地克服了系统时变、干扰等未知影响，有较高的控制精度和较强的鲁棒性，可获得满意的控制效果。

本文利用广义预测控制原理通过建立轧机弯辊力伺服系统的受控自回归积分滑动平均模型实现了具有提前控制效果的预测控制该方法简单、预测精度高、抗干扰性好、实时性强能够消除系统中参数时变、非线性环节等因素的影响仿真试验表明此算法具有较好的控制效果.

文章对电液位置伺服系统进行了建模，针对液压系统由于内外泄露、库仑摩擦等因素导致其数学模型的不确定性的特点，引入了一种对数学模型的依赖性不是很强的动态矩阵控制（DMC）算法进行控制，经对控制系统仿真分析，并与传统PID控制相对比，得出该控制算法能适应于“快过程”的控制，具有响应快，跟踪性能好，鲁棒性强的优点。

冷带轧机是典型的复杂机电系统，其控制系统日益精密化和智能化。目前广泛应用于现场的PID控制策略，由于其鲁棒性较差，已经不能满足冷带轧机控制系统日益精密化和智能化的要求。针对冷带轧机液压压下伺服系统，应用模型算法控制算法，设计预测控制器，采用了滚动优化、反馈校正的控制策略。该控制算法基于受控对象脉冲响应，具有较强的稳定性和鲁棒性。同时，提出了上述控制策略的计算机控制实现方法，实验研究结果表明该方法远比目前带钢生产中广为采用的PID控制策略优越，且易于实现。