设计MPC控制器金宝app
这个例子展示了如何设计一个模型预测控制器连续搅拌釜式反应器(装运箱)模型金宝app®使用MPC设计师。
这个例子需要金宝app仿真软件控制设计™软件定义MPC结构线性化非线性仿真软件模型。金宝app
如果你没有金宝app仿真软件控制设计软件,您必须首先创建一个货币政策委员会MATLAB的对象®工作区。有关更多信息,请参见使用MPC设计师设计控制器和设计MPC控制器在命令行。
装运箱模型
连续搅拌釜反应器的非线性模型(装运箱)中描述装运箱模型。在模型中,输入向量排列u(t),如下所示。
u1- - - - - -C房颤试剂的浓度,在进口原料流,以kmol / m3
u2- - - - - -Tf进口原料流的温度,以K
u3- - - - - -Tc夹克冷却剂的温度,以K
而状态变量向量排列x(t)。
x1- - - - - -C一个试剂的浓度在反应堆,以kmol / m3
x2- - - - - -T核反应堆的温度,以K
控制目标是保持残留浓度,C一个,在其名义选点通过调整冷却剂的温度,Tc。进料浓度的变化,C房颤进料温度,Tf在装运箱,因为干扰反应。
反应堆的温度,T,通常是测量。但是,对于这个示例,忽略反应堆温度,假设残余浓度是直接测量。
打开仿真软件模型。金宝app
open_system (“CSTR_ClosedLoop”)
连接测量干扰信号
在仿真软件模型金宝app窗口中,双击MPC控制器块。
在块参数对话框,一般选项卡中,选择测量扰动(md)复选框。
点击应用添加医学博士输入端口控制器。
在仿真软件模型金宝app窗口,连接进料温度块输出到医学博士输入端口。
线性化模型模型金宝app
在本例中,您从内部线性化模型的模型金宝appMPC设计师,这就需要金宝app仿真软件控制设计软件。有关更多信息,请参见线性化模型模型使用M金宝appPC设计师。
如果你没有金宝app仿真软件控制设计软件,您必须首先创建一个货币政策委员会对象在MATLAB工作区和指定的控制器对象MPC控制器块。
打开MPC设计师,打开MPC控制器块,然后单击设计。
在MPC设计师,在MPC设计师选项卡,结构部分中,点击MPC结构。
在定义MPC结构线性化对话框中,在控制器样品时间节中,指定一个样本的时间0.1。
在MPC结构部分中,点击改变I / O大小添加无限的扰动和测量维度干扰信号。
在MPC块信号大小对话框中,指定数量的每种类型的输入/输出通道。
点击好吧。
在定义MPC结构线性化对话框中,在金宝app仿真软件对植物输入信号节中,应用程序添加了一行无边无际的干扰(UD)。
操纵变量、测量扰动和测量输出已经分配给各自的仿真软件信号线路,连接到金宝appMPC控制器块。
在金宝app仿真软件对植物输入信号部分中,选择无边无际的干扰(UD)行,然后单击选择信号。
在仿真软件模型金宝app窗口中,单击的输出信号进料浓度块。
突出显示的信号及其块路径添加到对话框为MPC输入通道选择信号。
MPC选择信号的输入通道对话框中,点击好吧。
在定义MPC结构线性化对话框中,在金宝app仿真软件对植物输入信号表,块路径无边无际的扰动信号的更新。
在本例中,您线性化仿真软件模型在稳态平衡操作点上残留浓度2 kmol 金宝app/ m3。计算这样一个操作点,添加CA信号削减产出约束,并指定其目标约束值。
在仿真软件模型金宝app窗口中,选择信号线连接CA输出端口的装运箱块。
在应用程序选项卡上,单击线性化管理。然后,在线性化选项卡,插入分析点画廊,下修剪部分中,选择削减产出约束。
的CA现在可以用来定义信号输出规范计算模型稳态操作点。
在定义MPC结构线性化对话框中,在金宝app仿真软件的操作点的部分,创建下拉列表中,选择调整模型。
在削减模型对话框,输出选项卡上,选中复选框已知的列频道- 1并指定一个价值的2。
这个设置限制了输出信号的值在操作点搜索到一个已知的价值。
点击开始削减。
削减进程查看器窗口打开显示优化进程中找到一个点的州输入空间中指定的模型特征州,输入,输出选项卡。优化过程终止后,关闭削减进度窗口以及削减模型对话框。
在定义MPC结构线性化对话框中,在金宝app仿真软件的操作点部分,计算操作点,op_trim1 (MPC_OP_Workspace)添加到下拉列表,选中。
在金宝app仿真软件的操作点部分中,点击编辑。
在编辑对话框,状态选项卡,实际dx列,接近于零的导数值表明,计算在稳态操作点。
设置初始状态的仿真软件模型的操作点的值金宝app实际值列,单击初始化模型。这样做使您能够后模拟仿真软件模型在计算操作点而不是默认模型初始条件。金宝app
在初始化模型对话框中,单击好吧。
当设置模型初始条件,MPC设计师出口的操作点MATLAB工作区。同时,在仿真软件配置参数对金宝app话框中,在数据导入/导出部分,它选择输入和初始状态参数和配置他们使用的状态和输入在导出的操作点。
重置模型初始条件,例如,如果您删除导出的操作点,清楚的输入和初始状态参数。
关闭编辑对话框。
在定义MPC结构线性化对话框中,线性化模型模型并导入线性化模型金宝appMPC设计师通过点击进口。
在数据浏览器左边部分,应用程序添加下列事项。
线性化和离散模型
植物默认MPC控制器
mpc1使用线性化植物作为内部创建的预测模型默认的模拟场景
scenario1
定义输入/输出通道属性
在MPC设计师选项卡,结构部分中,点击I / O属性。
在对话框中,输入和输出通道规范的名字列,为每个输入和输出通道指定有意义的名称。
在单位列,指定适当的单位为每一个信号。
的名义价值每个信号对应的稳态值的计算操作点。
点击好吧。
定义抗干扰仿真场景
控制器的主要目标是保持残留浓度C一个的名义价值2kmol / m3。为此,控制器必须拒绝测量和不可测量的干扰。
在MPC设计师选项卡,场景部分中,选择编辑场景>scenario1。
在仿真场景对话框参考信号(选点对所有输出)表,信号下拉列表选择常数将输出定位点在其标称值。
在测量的干扰表,信号下拉列表中,选择一步。
指定一个步骤大小的10和一个步骤时间的0。
点击好吧。
在数据浏览器下,场景,点击scenario1。点击scenario1第二次,和重命名它MD_reject。
在场景部分中,点击情节场景>新场景。
在仿真场景对话框无边无际的干扰表,信号下拉列表中,选择一步。
指定一个步骤大小的1和一个步骤时间的0。
点击好吧。
在数据浏览器下,场景、重命名NewScenario来UD_reject。
安排输出特性图
调优结果更容易查看,安排情节区域显示输出响应场景同时情节。
右键单击输入情节标签栏并选择关闭输入情节。
情节显示区域只显示输出变化的情节。
右键单击输出情节标签栏并选择瓷砖都>上/下。
情节显示区域显示变化MD_reject:输出选项卡上的情节和领域UD_reject:输出情节是在图形区。
优化控制器性能
在调优选项卡,地平线节中,指定一个预测地平线的20.和一个控制层的5。
的输出响应情节基于新的地平线值更新。
使用默认的控制器约束和重配置。
在性能调优部分,拖闭环性能向右滑动,从而导致更严格的控制输出和更积极的控制动作。拖动滑块,直到MD_reject:输出反应达到稳定状态在不到3秒。
拖动状态估计向右滑动,从而导致更激进的无边无际的抗干扰性。拖动滑块,直到UD_reject:输出反应达到稳定状态在不到3秒。
更新金宝app模型与优化控制器
在分析部分中,选择出口控制器>只更新块。软件出口调整控制器mpc1MATLAB的工作区。在仿真软件模型金宝app,MPC控制器块更新使用导出的控制器。
模拟无边无际的抗干扰性
在仿真软件模型金宝app窗口,在模拟选项卡中,改变停止时间来5秒。
模型初始条件设置为名义操作点用于线性化。
模拟一个单位阶跃进料浓度在时间为零,打开进料浓度块和增加其恒定值参数从10来11。
在仿真软件模型金宝app窗口,打开浓度范围和运行仿真。规模情节纵轴,请单击垂直扩展工具栏按钮范围的阴谋。
类似于输出响应UD_reject响应,然而沉淀时间大约是1秒时间。不同的结果是由于使用的线性植物之间的不匹配MPC设计师模拟和仿真软件模型中的非线性植物。金宝app
模拟测量的抗干扰性
模拟测量的抗干扰性,首先返回进料浓度块的标称值10。
模拟给水温度的阶跃变化在时间为零,打开进料温度块和增加其恒定值参数从300年来310年。
运行仿真,然后情节垂直轴。
类似于输出响应MD_reject的反应MPC设计师模拟。
