高等过程控制—第8章预测控制介绍.ppt

* The End 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * * （3） DMC的反馈校正(3) 误差校正及移位设初值示意图 k k+3 k+1 k+2 k+N k+N+1 t/T h2e(k+1) y(k+1) e(k+1) h3e(k+1) y(k) 实际轨迹 * * （3） DMC小结 动态矩阵控制算法组成 由预测、控制与校正等三部分组成 在线实施流程框图 初始化程序 在线控制部分 * * DMC在线控制程序流程 DMC初始化程序流程图 DMC在线计算程序流程图 设置控制初值 u0→u 检测实际输出 y0,,并设置预测 初值 y0→y(i), i=1,2,…, N 计算控制量并输出 u + Δu → u 计算输出预测值 y(i)+aiΔu→ i=1,2,…, N 计算控制增量 返回 入口 检测实际输出 y , 并计算误差 y－ y(1) → e 计算控制量并输出 u + Δu → u 计算输出预测值 +aiΔu→ , i=1,2,…, N 计算控制增量 返回 入口 预测值校正 , i=1,2,…, N 移位设置该时刻预测初值 → , i=1,2,…, N－1 * * DMC的实现与工程设计(1) 预备工作 渐近稳定的系统 采样周期确定 动态矩阵确定(测试阶跃响应) 参数整定，即确定优化时域P、控制时域M、权矩阵Q和R、权系数hi 离线计算F、dT * * DMC的实现与工程设计(2) 在线计算 得到控制量u(k) 仿真调优 对时滞对象的DMC控制 设纯滞后为 l 个采样周期，将优化时域P增加到P+l, 可推导出相当于无时滞时的DMC算法。 * * DMC的实现与工程设计(3) 常规控制设计 DMC-PID前馈控制 DMC-PID串级控制 采取DMC-PID串级控制的原因 DMC-PID串级控制的结构 如P36图所示。 * * 串级结构示意图 DMC-PID串级控制 一次干扰 二次干扰 DMC PID G2(s) G1(s) 对象 广义对象 w y * * 模型算法控制(MAC)（1/7） MAC的预测模型：系统的单位脉冲响应如图所示, 可写为 g2 N 2 1 0 t/T 1 g1 y gN 系统的离散脉冲响应示意图 * * 模型算法控制(MAC)（2/7） 参考轨迹与最优化示意图 w y(t) t/T k+P k+1 k u(t) yP(t) yr(t) 未来 过去 * * 模型算法控制(MAC)（3/7） 闭环预测---相当于DMC中的误差校正 滚动优化和最优控制算法 yr w 参考轨迹模型 yr(k+i) 优化算法 minJP(k) 对象 模型 ym(k+i) 预测 yp(k+i) yP ym e y u 模型算法控制原理示意图 * * 模型预测控制的应用举例（4/7） 黑液蒸发的黑液浓度控制 I II III IV V 新鲜蒸汽P 浓黑液浓度 C II 稀黑液 半浓黑液 F 半浓液 * * 模型预测控制的应用举例（5/7） 控制目标：出 I 效的黑液浓度 影响的主要因素：蒸汽压力、半浓的进效量、稀浓与半浓黑液浓度、末效真空度等 检测手段：出效黑液浓度计，进III效流量计，加热蒸汽的压力 其余均只能作为未建模因素(如半浓黑液浓度等） 控制难点：纯滞后大(几十分钟），可测变量少(成份仪表昂贵)，未建模因素多 * * 模型预测控制的应用举例（6/7） 控制方案 控制变量：进III效的半浓流量F 可测干扰：加热蒸汽压力P 总的控制方案： DMC算法 + 前馈控制 硬件配置：586工控机 + PLC * * 模型预测控制的应用举例（7/7） 实际控制：T=3(分), 模型长度N=20，控制时域 M=1， 优化时域长度P1=13， P2=16。 蒸发过程 控制器 C F P 系统投运之后取 得了较好的控制效果，黑液浓度