預測控制中的穩態優化策略
這一優化問題的目標規劃如下

計算結果控制作用為ul=0.5,u2=-0.0529,u3=-0.104。利用控制作用可以得到輸出的設定值yl=0、y2=0、y3=0.0076、y4=-0.104。也就是說預測控制中的設定值將從這幾個數據中產生。這樣的設定值是合理的,所以預測控制可以無偏的實現并且保證較快的回復時間。
為了驗證目標規劃算法,假設前3個高優先級滿足那么這個問題可以用如下的線性規劃表示

線性規劃的結果是-0.104,這也說明了目標規劃的正確性。如果有多余的自由度目標規劃也會把第4優化級優化到目標值,但是現在由于沒有多余的自由度,所以目標規劃就只有使第4優化級盡量接近目標值。
例2

情況1,當ytgt=5,IRV=0,解上述目標規劃可以得到動態控制的設定值為y=5;u2=0
情況2,當ytgt=10,IRV=0,解上述目標規劃,由于ytgt=10的優先級高,所以首先滿足它,然后盡量減少u2的負偏差,結果為ul=3,u2=2。可以得到動態控制的設定值為y=5;u2=2。所謂胖瘦系統的轉變可以通過優化層變化控制層的設定值自然地得到體現。實際上由于沒有自由度,此時的經濟量為自然響應。
情況3,當ytgt=15,IRV=0,解上述目標規劃,可以得到動態控制的設定值為y=12;u2=3。即使自由度用盡也不能夠滿足基本控制目標。
情況4,當8≤ytgt≤10,IRV=0,經計算設定值為y=8;u2=1。y=8是為了在滿足區間的同時使經濟目標盡量接近IRV。
4 結論
預測控制器的動態控制用于克服擾動保證最佳工作點和在最佳工作點變化后移動工作點,實現了控制器的調節特性和伺服特性。預測控制器的穩態優化則實時的根據擾動和工況的變化尋找最佳工作點,預測控制器中的穩態優化可以使預測控制器克服以前存在的缺點更平穩高效的運行。本文首先介紹了預測控制器的特點和以前所做的工作,最后給出了基于目標規劃理論的穩態優化策略。這種策略克服了傳統預測控制存在的不足,可在自由度不足時優先保證基本控制目標,在自由度多余時充分利用自由度提高效益,而且由于采用的線性規劃理論所以計算量不大。
參考文獻:
[1]肖明波,錢積新.預測控制中靜態目標的實現[J].控制理論與應用,14(3):313-317,1997
[2]Chao-Ming,srikanth Voorakaranam,Babu Joseph.Analysis and Performance of the LP-MPC and QP-MPC Cascade Control System[C]. Proceedings of the ACC,Philadelphia,Pennsylvania.1998
[3]Grosdidier G.Froisy B.Hammann M.,The IDCOM-M controller.IFAC Modelsbased predictive process control[C],1988,31-36
[4]C,L.E.Swartz,An algorithm for hierarchical supervisory control[C].computers chem.eng.10(11):1173-1180(1995)
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