主要内容

Gain-Scheduled MPC

增益计划模型预测控制在一组预定义的MPC控制器之间以协调的方式切换,以在广泛的运行条件下控制非线性工厂。如果工厂运行特性以可预测的方式变化,并且变化是这样的,单个预测模型不能提供足够的控制器性能,则使用这种方法。该方法与传统反馈控制中的增益调度方法相当。

虽然切换控制器在计算上很简单,但这种方法比自适应MPC需要更多的在线内存(通常也需要更多的设计工作)。因此,它应该保留在线性化的植物模型具有不同阶数或时间延迟的情况下(并且切换变量相对于植物动态变化缓慢)。

为了提高效率,不活跃的控制器不计算最优控制动作。但是,为了在控制器之间提供无颠簸传输,不活动的控制器继续执行状态估计。无扰动传递防止控制器切换时被操纵变量的突然变化。

你可以在Simulink中设计和模拟MPC控制器万博1manbetx®在命令行。的多MPC控制器而且多个显式MPC控制器块允许您在Simulink中在一组已定义的MPC控制器之间切换。万博1manbetx方法执行命令行模拟mpcmoveMultiple命令。然而,mpcmoveMultiple不支持显式MPC控万博1manbetx制器。

设计工作流程

为了实现增益调度MPC,首先为每个工作点设计一个传统模型预测控制器,然后设计一个在运行时切换控制器的调度信号。

一般设计步骤

  • 为最可能(或平均)的操作条件定义和调优一个标称MPC控制器。有关更多信息,请参见MPC设计

  • 使用模拟来确定标称控制器失去鲁棒性的操作条件。有关更多信息,请参见模拟

  • 确定指示何时更换标称控制器的测量值(或测量值的组合)。

  • 为新的操作条件确定一个工厂预测模型。它的输入和输出变量必须与标称情况下相同。

  • 基于新的预测模型定义了一种新的MPC控制器。使用标称控制器设置作为起点,并在必要时测试和调整控制器设置。

  • 如果两个控制器不足以在整个操作范围内提供鲁棒性,请考虑将范围划分为更小的区域并添加更多的控制器。或者,您可以使用自适应MPC控制器,它具有较小的内存占用。有关更多信息,请参见自适应MPC设计

  • (可选)考虑为每个传统MPC控制器创建一个显式MPC控制器。显式MPC控制器比传统的(隐式)模型预测控制器需要更少的运行时计算,因此对于需要小采样时间的应用程序非常有用。有关更多信息,请参见明确的政策委员会

  • 在您的Simul万博1manbetxink模型中,配置多MPC控制器多个显式MPC控制器块,并指定切换条件。

  • 为了验证鲁棒性和无颠簸开关,使用闭环模拟在全工作范围内测试控制器。

提示

  • 在实践中,建议允许一段预热期,在此期间,当所有MPC控制器初始化其状态估计时,设备在同一工作点附近安全运行。这种初始化通常需要10-20个控制间隔。热身运动对运动员来说尤其重要多MPC控制器而且多个显式MPC控制器块。如果没有足够的预热期,控制器之间的切换可能会导致被操纵变量的突然变化。当电站在远离增益计划工作点的地方运行时,打开控制器也会引起突然的操纵变量变化。

  • 如果使用自定义状态估计,所有增益调度MPC控制器必须具有相同的状态维度。这一要求隐含地限制了植物和扰动模型。

另请参阅

功能

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