12.多变量预测控制.ppt

第六讲MIMO系统的约束预测控制,戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2001/06/21,“先进控制技术”讲座,内容,多变量约束控制问题APC软件产品介绍预测控制器MDMC_LP预测模型、设定值操作优化、动态最优控制工业应用原油常压塔温度分布控制,工业过程对APC的控制要求,改善控制系统性能，包括跟踪特性、抗干扰特性；适应多变量、强关联、大时滞、不确定时滞等复杂特性；满足对控制变量、被控变量和中间变量的约束；降低操作成本，追求产量最高、能耗最小等效益指标。,商品化预测控制软件,MIMO系统的受约束控制问题,控制变量（MVs）约束,输出变量（CVs,AVs）约束,MDMC_LP控制器结构,MDMC_LP中的预测模型,,动态预测模型,稳态预测模型,设定值操作优化问题,操作优化目标,约束条件,其中usk、ysk分别为uk、yk的稳态预测值。,设定值操作优化问题求解,线性规划问题,其中,,动态最优控制问题,目标函数,控制目标（1）尽可能地减少被控变量与其设定值之间的偏差；（2）尽可能地减少控制变量的振荡；（3）希望控制变量与其稳态工作点之间的偏差尽可能小以满足对辅助变量的约束，并实现操作成本的最小化。,原油常减压蒸馏过程,原油常压塔侧线温度控制问题,控制目的减少各侧线产品质量的波动，克服原油处理量与性质变化对常压塔操作的影响。,常压塔侧线温度与抽出量的关系,其中，各稳态增益的单位为℃/（T/Hr），一阶时间常数与纯滞后时间的单位均为分.,常压塔APC投用效果,投用后,,常一线抽出塔盘温度,常压塔APC投用效果（续1）,投用后,,常二线抽出塔盘温度,常压塔APC投用效果（续2）,投用后,,常三线抽出塔盘温度,常压塔APC抗干扰性能,处理量的变化,常一线温度变化,常二线温度变化,常三线温度变化,常压塔APC系统评价,先进控制系统的投用显著地减少了侧线温度的波动；对原油处理量的改变与原油性质的变化，常压塔的操作自适应能力提高；先进控制系统投用后，各侧线产品的重叠度减少，合格率显著提高；系统性能与预测模型的精度相关。当操作方案发生大的改变或原油处理量变化过大时，需要重新进行模型测试。,