高等過程控制—預測控制

1、 1 2021-11-272 2021-11-273 2021-11-274 2021-11-275 2021-11-276 2021-11-277 2021-11-278 2021-11-279 2021-11-2710 2021-11-2711 2021-11-2712 2021-11-2713 2021-11-27142 yu143未來未來過去過去k 時刻時刻 1控制策略控制策略 2控制策略控制策略 3對應于控制對應于控制 策略策略的輸出的輸出 4對應于控制策略對應于控制策略的輸出的輸出 2021-11-2715 2021-11-2716uuyryryk時刻優(yōu)化時刻優(yōu)化213yk+1時刻

2、優(yōu)化時刻優(yōu)化213k+1kt/T1參考軌跡參考軌跡yr (虛線虛線)2最優(yōu)預測輸出最優(yōu)預測輸出y(實線實線)3最優(yōu)控制作用最優(yōu)控制作用u 預測控制不是用一個對預測控制不是用一個對全局相同的優(yōu)化性能指標，全局相同的優(yōu)化性能指標，不同時刻優(yōu)化性能指標的形不同時刻優(yōu)化性能指標的形式相同，但其所包含的時間式相同，但其所包含的時間區(qū)域不同。區(qū)域不同。 2021-11-2717 2021-11-2718yukk+141231k時刻的預測輸出時刻的預測輸出2k時刻實際輸出時刻實際輸出 3預測誤差預測誤差4k時刻校正后的預測輸出時刻校正后的預測輸出t/T 2021-11-2719)( aaN 2021-11-

3、2720 2021-11-2721模型截斷模型截斷y0123a3a2 a1 NN-1aNaN-1t/T 2021-11-2722TkNkykkykky/2/10000NyTykNkykkykky/2/11111N kukkayyN0N1TN21aaaa 2021-11-2723kky/10kky/20kky/30 kyp0kkyM/1kkyM/2kkyM/2 kyPM 2021-11-2724 kukkMAyyP0PM Tu11MkukukukM 2021-11-2725min ( ) () (/ )()J kq w k iyk i kr u kjiMjjMiP 22111 2021-11-2

4、726 2021-11-2727 kyPMkkyM/1kkyM/2kPkyM/P12 2021-11-2728kkykyke/1111kky/11 2021-11-2729 11kekkhyyN1cor1/11/1kikkikcorN0yy11kkcorN0ySy 2021-11-2730 k k+3 k+1k+2k+Nk+N+1t/Th2e(k+1) y(k+1)e(k+1)h3e(k+1) y(k) 實際軌跡實際軌跡 kN0y kkN0coryy11 kehN k1Nykky/1 2021-11-2731 2021-11-2732 設置控制初值設置控制初值 u0u 檢測實際輸出檢測實際輸出

5、 y0,并設置預測并設置預測 初值初值 y0y(i), i=1,2, N 計算控制量并輸出計算控制量并輸出 u + u u 計算輸出預測值計算輸出預測值 y(i)+aiu i=1,2, N 計算控制增量計算控制增量 返回返回 入口入口uiywdPii1)( 檢測實際輸出檢測實際輸出 y , 并計算誤差并計算誤差 y y(1) e 計算控制量并輸出計算控制量并輸出 u + u u 計算輸出預測值計算輸出預測值 +aiu , i=1,2, N 計算控制增量計算控制增量 返回返回 入口入口 預測值校正預測值校正 , i=1,2, N 移位設置該時刻預測初值移位設置該時刻預測初值 , i=1,2, N

6、1uiywdPii1)( ( iy iyehiyi iy 1iy iy iy 2021-11-2733 2021-11-2734 2021-11-2735 2021-11-2736 2021-11-27371kugyTMM 2021-11-2738 2021-11-2739 2021-11-2740 2021-11-2741 2021-11-2742 2021-11-2743系統(tǒng)投運之后取系統(tǒng)投運之后取 得了較好的控制效果，得了較好的控制效果，黑液濃黑液濃度波動在度波動在1%以內(nèi)以內(nèi)。 2021-11-2744 2021-11-2745 2021-11-2746 2021-11-2747 20

7、21-11-2748， 2021-11-2749Setpoint、DMC、Speedup、Adersa、Simoon、Treiber Control等專門從事等專門從事實時控制與優(yōu)化的軟件公司。實時控制與優(yōu)化的軟件公司。在在1996年，著名的年，著名的Setpoint公司和公司和DMC公司先后被公司先后被Aspentech公司收購。公司收購。在上百家大型石化、化工、煉油、鋼在上百家大型石化、化工、煉油、鋼鐵等企業(yè)應用成功，取得了巨額利潤。鐵等企業(yè)應用成功，取得了巨額利潤。 2021-11-2750這些這些開發(fā)出適用于實時控開發(fā)出適用于實時控制與優(yōu)化的多變量高級控制和實時在線制與優(yōu)化的多變量高級

8、控制和實時在線優(yōu)化的商品化工程軟件，大量推向市場，優(yōu)化的商品化工程軟件，大量推向市場，在上百家大型石化、化工、煉油、鋼鐵在上百家大型石化、化工、煉油、鋼鐵等企業(yè)應用成功，取得了巨額利潤。等企業(yè)應用成功，取得了巨額利潤。uAspentech公司實行收購后，在過程信息公司實行收購后，在過程信息管理管理PIM、先進控制和優(yōu)化技術方面成、先進控制和優(yōu)化技術方面成為世界領先地位為世界領先地位。 2021-11-2751 2021-11-2752DMCPlus控制軟件包控制軟件包Aspentech在在兼并兼并DMC公司和公司和Setpoint公司之后推出公司之后推出的，主要特點：的，主要特點：u過程模型辨

9、識過程模型辨識u處理約束處理約束u經(jīng)濟指標優(yōu)化經(jīng)濟指標優(yōu)化u能處理大型控制問題能處理大型控制問題 2021-11-2753國產(chǎn)多變量約束控制軟件包國產(chǎn)多變量約束控制軟件包MCC 2021-11-2754多變量約束控制軟件包多變量約束控制軟件包MCC功能特點：功能特點：u采用線性階躍響應模型采用線性階躍響應模型u采用能滿足控制指標和經(jīng)濟指標的多采用能滿足控制指標和經(jīng)濟指標的多目標優(yōu)化：根據(jù)優(yōu)先級的不同處理多目標優(yōu)化：根據(jù)優(yōu)先級的不同處理多目標問題。在線調(diào)整優(yōu)先級，當出現(xiàn)目標問題。在線調(diào)整優(yōu)先級，當出現(xiàn)沖突時，首先保證最重要目標的實現(xiàn)。沖突時，首先保證最重要目標的實現(xiàn)。u能夠在線調(diào)整優(yōu)先級；能處理

10、能夠在線調(diào)整優(yōu)先級；能處理CV的設的設定值要求和區(qū)間要求定值要求和區(qū)間要求 2021-11-2755多變量約束控制軟件包多變量約束控制軟件包MCC功能特點：功能特點：u采用采用QP方法求解，能夠處理各類約束方法求解，能夠處理各類約束u采用多控制模式，能處理采用多控制模式，能處理“胖胖”、“方方”、“瘦瘦”系統(tǒng)及其自動轉(zhuǎn)化系統(tǒng)及其自動轉(zhuǎn)化u各個各個MV和和CV都可以在線處于都可以在線處于“開開”、“關關”狀態(tài)，可在線分析系統(tǒng)可控性，狀態(tài)，可在線分析系統(tǒng)可控性，防止病態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生防止病態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生u可以進行在線增益調(diào)整可以進行在線增益調(diào)整 2021-11-2756多變量約束控制軟件包多變量約束控制軟件包MCC功能特點：功能特點：u能處理零增益等特殊動態(tài)特性能處理零增益等特殊動態(tài)特性u根據(jù)生產(chǎn)要求，在線調(diào)整動態(tài)優(yōu)化性根據(jù)生產(chǎn)要求，在線調(diào)