主要内容

Gain-Scheduled MPC

增益调度模型预测控制在一组预定义的MPC控制器之间切换,以协调的方式,在大范围的运行条件下控制非线性设备。如果电站运行特性以可预测的方式变化,并且这种变化是单一的预测模型无法提供足够的控制器性能,则使用这种方法。这种方法与传统反馈控制中增益调度的使用具有可比性。

为了提高效率,非活动控制器不计算最优控制动作。然而,为了在控制器之间提供无颠簸传输,非活动控制器继续执行状态估计。无颠簸转移防止在控制器切换发生时操纵变量的突然变化。

你可以在Simulink中设计和模拟MPC控制器金宝app®在命令行。的多个MPC控制器多个显式MPC控制器块使您能够在Simulink中定义的一组MPC控制器之间进行切换。金宝app控件可以执行命令行模拟mpcmoveMultiple命令。然而,mpcmoveMultiple不支持显式MPC控金宝app制器。

设计工作流程

为了实现增益调度MPC,首先设计一个针对每个工作点的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整一个标称MPC控制器。有关更多信息,请参见MPC设计

  • 使用仿真来确定在一个运行条件下标称控制器失去鲁棒性。有关更多信息,请参见模拟

  • 确定一个测量值(或多个测量值的组合),指示何时更换标称控制器。

  • 为新的运行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相同。

  • 在新的预测模型的基础上,定义了一种新的MPC控制器。使用标称控制器设置作为起点,并在必要时测试和重新调整控制器设置。

  • 如果两个控制器不足以在整个操作范围内提供鲁棒性,可以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,它有更小的内存占用。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控制器需要比传统(隐式)模型预测控制器更少的运行时计算,因此对于需要小样本时间的应用非常有用。有关更多信息,请参见明确的政策委员会

  • 在您的Simul金宝appink模型中,配置多个MPC控制器多个显式MPC控制器块,并指定切换准则。

  • 为了验证鲁棒性和无颠簸切换,使用闭环仿真在整个操作范围内测试控制器。

提示

  • 在实践中,当控制器初始化其状态估计时,建议允许一个预热期,在此期间,设备在手动控制下运行。这个初始化通常需要10-20个控制间隔。热身运动对身体特别重要多个MPC控制器多个显式MPC控制器块。如果没有足够的预热时间,控制器之间的切换可能会导致操纵变量的突然变化。当电站运行在远离任何增益计划工作点的地方时,打开控制器也会导致突然的操纵变量变化。

  • 如果您使用自定义状态估计,那么所有增益计划MPC控制器必须具有相同的状态维数。这一要求对植物和扰动模型施加了隐含的限制。

另请参阅

功能

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