高等过程控制—第8章预测控制

1、 1 2022-5-312 2022-5-313 2022-5-314 2022-5-315 2022-5-316 2022-5-317 2022-5-318 2022-5-319 2022-5-3110 2022-5-3111 2022-5-3112 2022-5-3113 2022-5-31142 yu143未来未来过去过去k 时刻时刻 1控制策略控制策略 2控制策略控制策略 3对应于控制对应于控制 策略策略的输出的输出 4对应于控制策略对应于控制策略的输出的输出 2022-5-3115 2022-5-3116uuyryryk时刻优化时刻优化213yk+1时刻优化时刻优化213k+1kt/

2、T1参考轨迹参考轨迹yr (虚线虚线)2最优预测输出最优预测输出y(实线实线)3最优控制作用最优控制作用u 预测控制不是用一个对预测控制不是用一个对全局相同的优化性能指标，全局相同的优化性能指标，不同时刻优化性能指标的形不同时刻优化性能指标的形式相同，但其所包含的时间式相同，但其所包含的时间区域不同。区域不同。 2022-5-3117 2022-5-3118yukk+141231k时刻的预测输出时刻的预测输出2k时刻实际输出时刻实际输出 3预测误差预测误差4k时刻校正后的预测输出时刻校正后的预测输出t/T 2022-5-3119)( aaN 2022-5-3120 2022-5-3121模型截

3、断模型截断y0123a3a2 a1 NN-1aNaN-1t/T 2022-5-3122TkNkykkykky/2/10000NyTykNkykkykky/2/11111N kukkayyN0N1TN21aaaa 2022-5-3123kky/10kky/20kky/30 kyp0kkyM/1kkyM/2kkyM/2 kyPM 2022-5-3124 kukkMAyyP0PM Tu11MkukukukM 2022-5-3125min ( ) () (/ )()J kq w k iyk i kr u kjiMjjMiP 22111 2022-5-3126 2022-5-3127 kyPMkkyM/

4、1kkyM/2kPkyM/P12 2022-5-3128kkykyke/1111kky/11 2022-5-3129 11kekkhyyN1cor1/11/1kikkikcorN0yy11kkcorN0ySy 2022-5-3130 k k+3 k+1k+2k+Nk+N+1t/Th2e(k+1) y(k+1)e(k+1)h3e(k+1) y(k) 实际轨迹实际轨迹 kN0y kkN0coryy11 kehN k1Nykky/1 2022-5-3131 2022-5-3132 设置控制初值设置控制初值 u0u 检测实际输出检测实际输出 y0,并设置预测并设置预测 初值初值 y0y(i), i=1

5、,2, N 计算控制量并输出计算控制量并输出 u + u u 计算输出预测值计算输出预测值 y(i)+aiu i=1,2, N 计算控制增量计算控制增量 返回返回 入口入口uiywdPii1)( 检测实际输出检测实际输出 y , 并计算误差并计算误差 y y(1) e 计算控制量并输出计算控制量并输出 u + u u 计算输出预测值计算输出预测值 +aiu , i=1,2, N 计算控制增量计算控制增量 返回返回 入口入口 预测值校正预测值校正 , i=1,2, N 移位设置该时刻预测初值移位设置该时刻预测初值 , i=1,2, N1uiywdPii1)( ( iy iyehiyi iy 1i

6、y iy iy 2022-5-3133 2022-5-3134 2022-5-3135 2022-5-3136 2022-5-31371kugyTMM 2022-5-3138 2022-5-3139 2022-5-3140 2022-5-3141 2022-5-3142 2022-5-3143系统投运之后取系统投运之后取 得了较好的控制效果，得了较好的控制效果，黑液浓黑液浓度波动在度波动在1%以内以内。 2022-5-3144 2022-5-3145 2022-5-3146 2022-5-3147 2022-5-3148， 2022-5-3149Setpoint、DMC、Speedup、Ade

7、rsa、Simoon、Treiber Control等专门从事等专门从事实时控制与优化的软件公司。实时控制与优化的软件公司。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公司收购。公司收购。在上百家大型石化、化工、炼油、钢在上百家大型石化、化工、炼油、钢铁等企业应用成功，取得了巨额利润。铁等企业应用成功，取得了巨额利润。 2022-5-3150这些这些开发出适用于实时控开发出适用于实时控制与优化的多变量高级控制和实时在线制与优化的多变量高级控制和实时在线优化的商品化工程软件，大量推向市场，优化的商品化工程软件，大量推向市场，在上百家大型

8、石化、化工、炼油、钢铁在上百家大型石化、化工、炼油、钢铁等企业应用成功，取得了巨额利润。等企业应用成功，取得了巨额利润。uAspentech公司实行收购后，在过程信息公司实行收购后，在过程信息管理管理PIM、先进控制和优化技术方面成、先进控制和优化技术方面成为世界领先地位为世界领先地位。 2022-5-3151 2022-5-3152DMCPlus控制软件包控制软件包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，主要特点：的，主要特点：u过程模型辨识过程模型辨识u处理约束处理约束u经济指标优化经济指标优化u能处理大型控制问题能处理大型控制问题 20

9、22-5-3153国产多变量约束控制软件包国产多变量约束控制软件包MCC 2022-5-3154多变量约束控制软件包多变量约束控制软件包MCC功能特点：功能特点：u采用线性阶跃响应模型采用线性阶跃响应模型u采用能满足控制指标和经济指标的多采用能满足控制指标和经济指标的多目标优化：根据优先级的不同处理多目标优化：根据优先级的不同处理多目标问题。在线调整优先级，当出现目标问题。在线调整优先级，当出现冲突时，首先保证最重要目标的实现。冲突时，首先保证最重要目标的实现。u能够在线调整优先级；能处理能够在线调整优先级；能处理CV的设的设定值要求和区间要求定值要求和区间要求 2022-5-3155多变量约

10、束控制软件包多变量约束控制软件包MCC功能特点：功能特点：u采用采用QP方法求解，能够处理各类约束方法求解，能够处理各类约束u采用多控制模式，能处理采用多控制模式，能处理“胖胖”、“方方”、“瘦瘦”系统及其自动转化系统及其自动转化u各个各个MV和和CV都可以在线处于都可以在线处于“开开”、“关关”状态，可在线分析系统可控性，状态，可在线分析系统可控性，防止病态系统产生防止病态系统产生u可以进行在线增益调整可以进行在线增益调整 2022-5-3156多变量约束控制软件包多变量约束控制软件包MCC功能特点：功能特点：u能处理零增益等特殊动态特性能处理零增益等特殊动态特性u根据生产要求，在线调整动态优化性根据生产要求，在