滾動優化
當前時刻對優化問題的求解,根據y求出決策變量u,考慮未來M步。計算一個序列u,根據當前控制量大小,決定未來變化的軌跡。雖然算出來一個序列,但是每次只執行第一步。到了下一階段,要根據當前時刻採樣對輸出序列的第二步修正。
一般設計過程
下一個採樣到來時,優化已計算完成。MPC在先進控制層(需要計算,週期一般都是半分鐘、一分鐘),不在DCS層(這一層變化都是ms級的)。硬件性能高了採樣週期是否能變小一點呢?不可以,MPC一般用於具有內環的串級控制(可參考過程控制),外環的採樣週期要比內環慢(至少3倍以上)。
優化問題
串級控制的RTO,未來P個時刻的設定值來自優化層,會有設定值的變化。
一般來講,優化目標函數寫爲二次型的形式。第一項:衡量系統的動態特性,希望偏差越來越小,考慮超調,過渡過程時間等。第二項Δu:不希望調節閥動來動去(一般控制量用流量表示,流量的控制有氣動閥和電動閥,所以不希望變化太大。),因此未來Δ的時刻u變化要小,用平方表示。
考慮到成本時,模型預測控制往往都是線性,越省錢越好,沒法做平方(平方是與確定的值做減法,偏差越小越好)。
討論
1、如果函數項含有u^2,代表什麼物理意義?
答:u代表絕對的流量,如果u^2出現在優化目標函數說明希望流量少用,也就是希望能量少用,能量最優。
2、優化的約束有哪些?
答:變量上下限的範圍,Δu,u等
3、函數中的w有哪些作用
第一個作用:量綱的轉化,第一項和第二項的量綱一般不同,無法直接相加。
第二個作用:歸一化時,w決定了這一項在優化函數中的重要性。
4、函數中M與P的大小應該有什麼關係
M一般比P小,給了M個輸入過了一段時間纔會有輸出,工業上系統一般有滯後(純滯後,容量滯後k/(ts+1))。
模型
1、FIR/FSR模型
有限脈衝響應/有限階躍響應,相當於一個正的脈衝響應加一個負的脈衝響應。一般適用於穩態過程,模型長度較大,要求參數較多,工業界受歡迎。
2、參數化模型
傳遞函數模型和狀態空間模型,學術界受歡迎。
總結