测试MPC控制器鲁棒性使用MPC设计师- MATLAB和Simulink MathWorks法国金宝app

测试使用MPC设计师MPC控制器的鲁棒性

这个例子展示了如何测试的灵敏度模型预测控制器使用模拟,预测错误MPC设计师。

这是良好的实践对预测错误测试控制器的鲁棒性。古典阶段和获得利润的一种方法量化输出应用程序的健壮性。鲁棒控制工具箱™软件为MIMO系统提供了更复杂的方法。它也可以通过运行仿真有助于评估鲁棒性与选定模型不匹配和干扰。

定义植物模型

对于这个示例,使用装运箱模型中描述装运箱模型和使用的使用MPC设计师设计控制器。

在这个模型中,前两个状态变量是试剂的浓度(这里称为C_一个并以kmol / m³)和反应堆的温度(这里称为T,以K),而前两个输入是冷却剂的温度(T_c,以K,用于控制植物),流入饲料试剂浓度C_{一个_f}以kmol / m³,(通常认为是无边无际的干扰)。

创建一个装运箱系统的状态空间模型。

(5 = -0.3427;47.68 - 2.785);B = (0.3 0 0 1);C = flipud(眼(2));D = 0 (2);装运箱= ss (A, B, C, D);

指定名称和类型的信号

假定饲料流试剂浓度C_{一个_f}是一个无边无际的扰动和试剂的浓度C_一个是一个无边无际的输出。

装运箱。在putName = {“T_c”,“C_A_f”};装运箱。OutputName = {“T”,“C_A”};装运箱。StateName = {“C_A”,“T”};装运箱= setmpcsignals(装运箱,“MV”,1“UD”2,“莫”,1“UO”2);

开放MPC设计师,并导入植物模型。

mpcDesigner(装运箱)

应用进口植物模型,并将其添加到数据浏览器。它还创建了一个默认的控制器和一个默认的模拟场景。

设计控制器

通常,你会设计控制器通过指定比例因素,定义约束和调整优化权重。对于这个示例,修改控制器样品时间,并保持其他控制器设置为默认值。

在MPC设计师,在调优选项卡,地平线节中,指定一个样品时间的0.25秒。

MPC设计器窗口,显示闭环阶跃响应。植物输入左边,与操纵变量响应在左上角和无边无际的扰动响应在左下角。输出是右边,与测量输出响应在右上角和无边无际的输出响应在右下角。

的输入响应和输出响应土地更新以反映新的样本。

配置模拟场景

测试控制器设定值跟踪和无边无际的抗干扰性,修改默认的模拟场景。

在场景部分的左下部分MPC设计师,右键单击scenario1,并选择编辑。

在模拟场景中对话框,保持仿真时间的10秒。

在参考信号表,保持默认T的裁判选点配置,模拟反应堆温度单位阶跃变化。

将浓度定位点在其标称值,在第二行信号下拉列表中,选择常数。

模拟一个单位阶跃无边无际的扰动在5秒。在无边无际的干扰表,信号下拉列表中,选择一步,并指定一个时间的5。

上部分的模拟场景对话框,显示指定的扰动。

点击好吧。

MPC设计器窗口,显示更新后的闭环响应输入步骤在一个5秒的测量和无节制的输入,分别。

应用运行仿真场景中,并更新响应情节以反映新的仿真设置,所以闭环响应输入步骤测量和不可测量的输入。对于这个场景,控制器的内部模型用于模拟。因此,仿真结果表示没有预测错误时控制器性能。

定义植物摄动模型

假设您想要测试的敏感性控制器工厂变更,修改反应堆冷却剂温度对温度的影响。你可以通过微扰元素模拟这种变化B (2, 1)的装运箱input-to-state矩阵。对于这个示例,指定一个扰动达到标称值的66%B (2, 1)。

在MATLAB^®命令窗口中,指定一个微扰矩阵。

dB = [0 0;0.2 0];

创建两个摄动装置模型。

perturbUp =装运箱;perturbUp。B = perturbUp。B +数据库;perturbDown =装运箱;perturbDown。B = perturbDown。B - dB;

检查步骤摄动植物的反应

检查植物扰动的影响,绘制植物一步反应。

步骤(装运箱,perturbUp perturbDown)传说(“装运箱”,“peturbUp”,“perturbDown”)

设置垂直轴的限制0来1.5对于情节和从顶部-0.1来0对于底部图,右键单击,选择属性……,并将适当的限制的Y-Limits区域的限制选项卡。

MATLAB阶跃响应窗口,显示了一步反应的名义和摄动植物。

微扰元素B (2, 1)装运箱厂的变化来自冷却液温度的响应的大小,T_c两个反应堆的温度,T反应堆试剂浓度,C_一个输出。

进口扰乱植物

在MPC设计师,在MPC设计师选项卡,进口部分中,点击进口植物。

在导入植物模型对话框,选择perturbUp和perturbDown模型。

进口植物模型对话框,显示三种植物的MATLAB工作区。植物“perturbDown”和“perturbUp”选择。

点击进口。

这个应用程序并将它们添加到导入模型数据浏览器。

定义摄动植物模拟场景

创建两个使用摄动植物模型的模拟场景。

在场景部分的左下部分MPC设计师,点击scenario1,重命名它准确的。

右键单击准确的,然后单击复制。重命名accurate_Copy来errorUp。

右键单击errorUp,并选择编辑。

在仿真场景对话框植物中使用模拟下拉列表中,选择perturbUp。

模拟场景对话框。植物“perturbUp”被选中。

点击好吧。

重复这个过程的第二摄动。

复制准确的场景和重命名它errorDown。

编辑errorDown,选择perturbDown工厂。

模拟场景对话框。植物“perturbDown”被选中。

检查`errorUp`模拟反应

在MPC设计师选项卡,场景部分中,点击情节场景>errorUp。

MPC设计器窗口,显示的一步反应形成的闭环perturbUp“植物由MPC控制器用于控制non-perturbed植物。

这个应用程序创建errorUp:输入和errorUp:输出选项卡,显示仿真响应。

查看准确的和errorUp反应并排,拖动准确:输出选项卡进入左面板。

MPC设计器窗口,显示的一步反应perturbUp“准确:和植物由MPC控制器用于控制non-perturbed(准确的)植物。

微扰创建了一个工厂,perturbUp,反应稍快比控制器预测操纵变量的变化。在errorUp:输出选项卡,输出响应情节,T设定值阶跃响应振荡之前。虽然这反应是,正如预期的那样,比的反应准确的模拟,它仍然是可接受的。植物响应越快会导致一个更小的峰值响应误差不可测量的干扰。总的来说,控制器能够控制perturbUp工厂成功尽管内部模型预测误差。