高等過程控制—第8章預測控制

1、 1 2022-7-82 2022-7-83 2022-7-84 2022-7-85 2022-7-86 2022-7-87 2022-7-88 2022-7-89 2022-7-810 2022-7-811 2022-7-812 2022-7-813 2022-7-8142 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 2022-7-815 2022-7-816uuyryryk時刻優(yōu)化時刻優(yōu)化213yk+1時刻優(yōu)化時刻優(yōu)化213k+1kt/T1參考軌跡參考軌跡yr (虛

2、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。 2022-7-817 2022-7-818yukk+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 2022-7-819)( aaN 2022-7-820 2022-7-821模型截斷模型截斷y0123a3a2 a1 NN

3、-1aNaN-1t/T 2022-7-822TkNkykkykky/2/10000NyTykNkykkykky/2/11111N kukkayyN0N1TN21aaaa 2022-7-823kky/10kky/20kky/30 kyp0kkyM/1kkyM/2kkyM/2 kyPM 2022-7-824 kukkMAyyP0PM Tu11MkukukukM 2022-7-825min ( ) () (/ )()J kq w k iyk i kr u kjiMjjMiP 22111 2022-7-826 2022-7-827 kyPMkkyM/1kkyM/2kPkyM/P12 2022-7-82

4、8kkykyke/1111kky/11 2022-7-829 11kekkhyyN1cor1/11/1kikkikcorN0yy11kkcorN0ySy 2022-7-830 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 2022-7-831 2022-7-832 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 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

5、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, N1uiywdPii1)( ( iy iyehiyi iy 1iy iy iy 2022-7-833 2022-7-834 2

6、022-7-835 2022-7-836 2022-7-8371kugyTMM 2022-7-838 2022-7-839 2022-7-840 2022-7-841 2022-7-842 2022-7-843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%以內以內。 2022-7-844 2022-7-845 2022-7-846 2022-7-847 2022-7-848， 2022-7-849Setpoint、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

7、。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。 2022-7-850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

8、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。 2022-7-851 2022-7-852DMCPlus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過程模型辨識過程模型辨識u處理約束處理約束u經濟指標優(yōu)化經濟指標優(yōu)化u能處理大型控制問題能處理大型控制問題 2022-7-853國產多變量約束控制軟件包國產多變量約束控制軟件包MCC 2022-7-854多變量約束

9、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濟指標的多采用能滿足控制指標和經濟指標的多目標優(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。在線調整優(yōu)先級，當出現(xiàn)目標問題。在線調整優(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能夠在線調整優(yōu)先級；能處理能夠在線調整優(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 2022-7-855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)及其自動轉化系統(tǒng)及其自動轉化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)產生防止病態(tài)系統(tǒng)產生u可以進行在線增益調整可以進行在線增益調整 2022-7-856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)生產要求，在線調整動態(tài)優(yōu)化性根據(jù)生產要求