本发明是关于工业过程控制的一种新的、更为简便和有效的装置和方法。 用于工业过程的控制装置，目前分为两大类：一类为模拟控制器，主要由模拟电子线路组成;另一类为数字控制器，主要由电子计算机和一些外围接口设备组成。
模拟控制器，在控制方式上，只局限在单变量的PID控制上。（如目前广泛应用的DDZ-Ⅱ，DDZ-Ⅲ型调节器），数字控制器，有些只是在数字装置上实现PID控制，有些可以根据系统扰动，实现超前校正，还有的可以进行状态重构，用运Kalman滤波的方法进行预测控制。
使用现有的控制方法及控制装置，均需要对象的比较准确的数字模型或变化规律，以便现场进行参数整定。而实际中，有些对象的数字模型很难准确获得，还有的则根本无法获得，因而造成了参数整定的困难，大大地影响了控制效果。特别是对于非线性系统和时变系统，传统的控制装置很难获得满意的效果。
本发明的灰色预测控制器，其特点是运用灰色建模，预测控制的方法，用计算机及其接口电路组成了一种新的控制装置。该装置可以根据被控量的变化势态，自动建立瞬时动态数学模型，根据模型获得地预测结果，输出相应的控制量，对被控对象实行预测反馈控制。
所谓灰色系统，是指那些既含有已知参数，又含有未知参数的系统。灰色系统理论是一种崭新的控制理论。灰色预测控制，是指通过系统行为数据，寻找系统发展的规律，按照规律预测系统未来的行为，采取控制决策进行控制。
图1为本发明装置的原理方框图。
图2为本发明产生预测控制信号的程序流程图。
图3为灰色建模的程序框图。
图4为本发明装置典型实施的输入部分电流/电压变换及隔离电路。路。
图5为本发明装置典型实施例的采样及A/D转换电路。
图6为本发明装置典型实施的计算机主机电路。
图7为本发明装置典型实施的计算机终端接口电路。
图8为本发明装置典型实难的显示、报警驱动电路。
图9为本发明装置典型实施的输出部分D/A转换，电压/电流变换及隔离电路。图11为本发明装置的系统模拟试验曲线（与单位反馈比较），图10为本发明装置典型实施的计算机键盘。
在图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10中，各种符号的意义表示如下：
A0/D0～A7/D7表示低位数据/地址总线。
A8～A15表示高位数据/地址总线。
P20～P27表示数据/控制总线。
P30～P37表示数据/控制总线。
XTAL2表示时钟脉冲。
R/W表示读写数据选通信号。
DS表示数据标志。
AS表示地址选通标志。
I1～I16表示现场输入信号，可以是0～10mA或4～20mA。或0～10V
CH0～CH8表示经隔离及电流/电压变换后的现场信号。
RESET表示复位信号。
M1～M4表示数/模转换选通信号。
Y0～Y4键盘扫描信号。
RL0～RL3键盘回馈信号。
a～f表示数码管段选信号。
N1～N3表示显示，键盘扫描地址。
W1～W8表示输出模拟量，可以输出0～10mA，4～20mA亦可输出0～5V。
本发明装置是如此实现的。如图1所示，现场信号经过采样仪表获得0～10mA的模拟电流信号，送来装置的电流/电压转换部件1，把电流/电压转换部件1，把电流信号变成0～5V的电压信号，再将此电压信号送过隔音部件2送到模/数转换部件3，本发明还有至少一个CPU和不少于2K内有的计算机4信号送到计算机4进行运算，建模控制量预测及报警值判断等一系列数据处理，计算机处理完毕后即输出控制信号。一路控制信号送终端接05，再经过驱动电路6完成显示、报警、记录、打印等一系列功能。另一路控制信号送D/A转换部件7，把数字信号变成模拟信号，再经过隔离部件8送到电压/电流变换器9变成0～10mA的标准控制信号，此信号送现场执行单元。在本发明的装置中，还有一个键盘10通过接口5与计算机相连接，通过键盘，可以完成现场人机对话或手动/自动切换等一系列功能。本发明去掉部件1和9，则还能够输入、输出电压信号。
本发明的典型实施选用下列元器件。电流/电压转换与现场隔离采用四片LM324即可完成8路输入信号。A/DD/A转换分别用AD7581和DAC0832，计算机采用LCB8100单片机，CPU为Z-8671终端管理接口用8279完成。终端驱动电路用75452，输出的电压/电流转换及隔离用四片LM324即可完成4路输出。本发明的灰色建模是这样实现的，见图2、图3，首先采用数据生成的方法，克服采取值的随机干扰的噪音污染;然后，用运生成数进行灰色建模;最后，对于建模预测后输出的控制量进行生成还原。
所谓数据生成，是指对采样值进行座标变换，以获得非负数，再采用逐个累加采样值的办法，以获得接近于指数增长规律的数据，使其显示出较强的规律性。
所谓灰色建模，是指按累加生成的数据，建立一个一阶的微分方程模型，通过最小二乘法辨识微分方程模型的参数，由这个方程所描述的瞬时动态规律以及外推预测控制量的过程。
灰色模型的表达式及其离散的外推解如下：
(dΧ（t）)/(dt) +A（t）Χ（t）+B（t）U（t）＝0
式中：A（t） B（t）为最小二乘法所要辨识的参数;X（t）为t时刻的采样值;U（t）为t时刻的制制量。上式的离散外推解为：
（t+K）＝（X（0）（1）- (U（t）)/(A（t）) ）e-A（t）·（K+t-1）+ (U（t）)/(A（t）)
式中：X（t+K）为对象在（t+K）时刻的外推预测值，X（0）（1）为采样起点的原始数据，K为外推步距。
所谓生成还原是指对于外推预值进行累减还原;它是累加生成的逆运标。
本发明最突出的优点就是不依赖寻找对象的数学模型，按照灰色控制理论的方法，直接根据对象的动态趋势和发展势态，在被控对象将出现误差之前，就采取了控制策略，实现提前预测控制。本发明对采样周期 存放在计算机的给定内存单元，通过键盘可在现场直接调整这两个参数值，对于不同的对象，短时间内即可获得满意的控制效果。
本发明结构简单，算法容易，控制品质好，实时响应性好，对非线性系统和时变系统具有很强的适应性，整定参数容易、简便，能够多路输入，多路输出，成本低，现场改造和维护工作量小，安全可靠。