高等過程控制—第8章預測控制

1、 1 2022-3-202 2022-3-203 2022-3-204 2022-3-205 2022-3-206 2022-3-207 2022-3-208 2022-3-209 2022-3-2010 2022-3-2011 2022-3-2012 2022-3-2013 2022-3-20142 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 2022-3-2015 2022-3-2016uuyryryk時刻優(yōu)化時刻優(yōu)化213yk+1時刻優(yōu)化時刻優(yōu)化213k+1kt/

2、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。 2022-3-2017 2022-3-2018yukk+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 2022-3-2019)( aaN 2022-3-2020 2022-3-2021模型截

3、斷模型截斷y0123a3a2 a1 NN-1aNaN-1t/T 2022-3-2022TkNkykkykky/2/10000NyTykNkykkykky/2/11111N kukkayyN0N1TN21aaaa 2022-3-2023kky/10kky/20kky/30 kyp0kkyM/1kkyM/2kkyM/2 kyPM 2022-3-2024 kukkMAyyP0PM Tu11MkukukukM 2022-3-2025min ( ) () (/ )()J kq w k iyk i kr u kjiMjjMiP 22111 2022-3-2026 2022-3-2027 kyPMkkyM/

4、1kkyM/2kPkyM/P12 2022-3-2028kkykyke/1111kky/11 2022-3-2029 11kekkhyyN1cor1/11/1kikkikcorN0yy11kkcorN0ySy 2022-3-2030 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 2022-3-2031 2022-3-2032 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

5、,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, N1uiywdPii1)( ( iy iyehiyi iy 1i

6、y iy iy 2022-3-2033 2022-3-2034 2022-3-2035 2022-3-2036 2022-3-20371kugyTMM 2022-3-2038 2022-3-2039 2022-3-2040 2022-3-2041 2022-3-2042 2022-3-2043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)。 2022-3-2044 2022-3-2045 2022-3-2046 2022-3-2047 2022-3-2048， 2022-3-2049Setpoint、DMC、Speedup、Ade

7、rsa、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。 2022-3-2050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

8、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(shù)方面成、先進控制和優(yōu)化技術(shù)方面成為世界領(lǐng)先地位為世界領(lǐng)先地位。 2022-3-2051 2022-3-2052DMCPlus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(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 20

9、22-3-2053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 2022-3-2054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 2022-3-2055多變量約

10、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(guān)關(guān)”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 2022-3-2056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