浙大工业过程控制12.多变量预测控制.ppt

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1、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“先进控制技术”讲座9/9/2021工业过程控制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9/9/2021工业过程控制工业过程对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。9/9/2021工业过程控制商品化预测控制软件9/9/2021工业过

2、程控制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：9/9/2021工业过程控制MDMC_LP控制器结构9/9/2021工业过程控制MDMC_LP中的预测模型动态预测模型：稳态预测模型：9/9/2021工业过程控制设定值操作优化问题操作优化目标：约束条件：其中us(k)、ys(k)分别为u(k)、y(k)的稳态预测值。9/9/2021工业过程控制设定值操作优化问题求解线性规划问题：其中9/9/2021工业过程控制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

3、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。9/9/2021工业过程控制原油常减压蒸馏过程9/9/2021工业过程控制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。9/9/2021工业过程控制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.9/9/2021工业过程控制常压塔APC投用效果投用后常一线抽出塔盘温度9/9/2021工业过程控制常压塔APC投用效果（续1

4、）投用后常二线抽出塔盘温度9/9/2021工业过程控制常压塔APC投用效果（续2）投用后常三线抽出塔盘温度9/9/2021工业过程控制常压塔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9/9/2021工业过程控制常压塔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。9/9/2021工业过程控制