预测控制约束边界效应与解决方法研究
常见的工业生产过程控制中, 产品质量控制指标、有关生产安全的操作变量、执行机构的调节手段等都具有一定的约束, 若按照无约束情况设计控制策略, 可能导致闭环系统性能下降, 或者产生不期望的系统响应, 甚至威胁生产安全.对此,国外学者通过潜心研究, 提出能够兼顾输入输出等约束的预测控制算法并称之为约束预测控制。约束预测控制(Constrained model predictive control,CMPC)中,因约束的存在,优化过程中最优控制作用可能会在可行域的边界取值,也就是说会有一个或多个变量饱和,即约束边界效应.而过程控制中操纵变量饱和是不希望出现的.对此,本文首先基于稳态模型,对期望值位于可行域内时最优解必在期望值处达到给出证明;同时证明了期望值在可行域外时最优解可转化为期望值到可行域的投影.其次,针对变量在动态及稳态过程中饱和的情况提出了改善控制性能的措施-调整目标函数; 终端约束的加入,为预测控制系统稳定性提供了保障.通过对包含约束的连续搅拌釜式反应器(Continuous stirred tank reactor,CSTR)系统进行仿真实验,验证了所提方法的正确性,并说明了对目标函数进行适当调整,可有效改善系统的控制性能.
工业生产 过程控制 约束预测控制 约束边界效应
于洋 许鋆 罗雄麟
中国石油大学(北京)自动化系 北京102249
国内会议
呼和浩特
中文
1922-1932
2013-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）