在现代工业和日常生活中LNG出口压力控制系统具有非常广泛的应用。伴随着工业的不断发展,人们对于LNG出口压力控制的要求也越来越高。然而,就工业现场的压力控制而言,是具有多变、复杂特点的过程,同时,在实际工业现场中,会有来自不同方面因素对LNG出口压力控制进行影响,再加上压力控制对象普遍具有非线性、大惯性、扰动因素多、大时滞等特点,这就会对压力控制算法提出了更高的标准和要求。随着科技的发展,出现了越来越多的先进控制技术。由于它能够克服传统控制技术的不足,因此被广泛地应用到工业控制中。本文将LNG出口压力作为研究对象,通过对广义预测控制算法进行研究,在此基础上,引出了通过直接辨识控制律参数的方式,对算法进行计算,使得此控制算法的实时性更高、快速性更强,称之为隐式广义预测控制算法,并建立了基于隐式广义预测控制算法的LNG出口压力控制模型,通过MATLAB仿真对比了当前PID算法和隐式广义预测算法对于压力控制的效果,还建立了以STM32为下位机的MCU的最小系统以及必要的外围电路设计,设计了压力采集电路、比例电磁阀驱动电路,同时利用c#和visualstudio-2010设计了lng出口压力控制上位机系统,方便了用户对于压力的显示和控制。论文的主要研究工作和创新点如下:1.隐式广义预测控制算法的分析和研究。本文针对一般的广义预测控制算法,需要重复对diophantine方程进行在线推导、求解,同时也要多次对矩阵进行求逆运算,这样增加了计算量,同时也使计算变得复杂;假设对系统的原模型参数进行直接辨识,同样需要重复对diophantine方程进行在线推导、求解,若想算出控制律,必须对控制器的参数进行求解,这样也会对计算时间有所加长,系统控制的实时性也会有所降低,考虑到以上因素严重制约了广义预测控制算法的实际应用,因此本文介绍了直接辨识控制律参数e、g、s。而不用对diophantine方程在线反复推理、求解,对于计算时间的减少具有明显的帮助,在此基础上发展了隐式广义预测控制算法。2.基于隐式广义预测控制算法的lng出口压力控制系统建模和研究。由于lng压力控制具有时变性、不确定性、大滞后性的特点,不仅仅是控制对象的不确定性、时变性、大滞后性,同时还具有储罐容量大、较大波动的用气量、小时供气量不匀称性等特点,且在压力控制过程中,lng会有状态的变化(液态转化为气态),因此现在用简单的pid算法已经无法达到控制的要求,利用隐式广义预测控制算法的carima模型,以及将lng压力控制抽象成一阶线性滞后环节,构建了基于隐式广义预测控制算法的lng出口压力控制框图和隐式广义预测控制器。通过仿真发现隐式广义预测控制对于压力控制的快速性、稳定性、鲁棒性会更加完美。3.LNG出口压力控制系统的硬件设计。基于隐式广义预测控制算法对本系统进行设计。在硬件上采用Cortex-M3为内核的STM32微处理器来作为嵌入式控制器的核心CPU,搭建了STM32最小系统,在此基础上,设计了RS-485通信接口电路、压力检测电路、比例电磁阀驱动电路,并采用MODBUS-RTU协议作为通信协议,为了实现各模块间的相互通信和信息传输的稳定性,在原有协议的基础上,针对本系统的需求,设计了控制协议的格式,方便上下位机信息交流。同时也方便了LNG出口压力进行实时数据显示、数据处理。4.LNG出口压力控制系统的软件设计。主要运用Visual Studio-2010开发平台及C#语言进行开发,通过参考其它控制系统设计的经验以及操作人员的使用习惯,设计了LNG出口压力控制上位机系统,其主要包括系统设置界面、退出系统界面、参数设置界面、报表参数界面、用户设置界面、设备设置界面等,实现对LNG出口压力控制系统下位机的监测、控制等功能。同时,上位机也能完成各种复杂的数据处理。