具有模型误差诊断的MPC系统设计与实现

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模型预测控制(MPC)是一种基于模型的先进控制方法。基于该方法,许多著名的控制工程公司都开发了各自的商品化软件,并在炼油、化工、电力、航空和冶金等复杂工业过程中得到了广泛的应用。在投运初期,MPC控制器可以很好的满足控制要求,但运行一段时间后控制效果会变差,不能达到预计控制目标,造成这一现象的原因主要是由于模型失配。针对这一问题本文提出了模型误差诊断与MPC系统结合的设计方案,从而实现对MPC控制器的性能监测。  该方案基于已提出的外加低幅测试信号的MPC模型误差诊断方法,采用C#语言,实现了具有配置、实验和诊断功能的模型误差诊断应用程序。采用已被广泛应用到工业领域的Tai-JiMPC系统获取过程模型,该系统集辨识和控制为一体,达到自适应模型控制,能够应用于非线性多变量复杂过程,并取得良好的控制效果。文中基于XML-RPC技术实现模型误差诊断应用程序和Tai-JiMPC主系统之间的数据交互,完成两者间的数据传递,并基于OPC基金会提供的自动化接口开发OPC客户端,采用同步读取的方式读写工业现场的数据,在Tai-JiMPC系统上扩展了在线获取运行数据、附加低幅测试信号、监测MPC运行的模型诊断功能,实现了Tai-JiMPC的运行控制、系统辨识和模型诊断功能的一体化。辅助用户根据模型诊断结果对失配模型进行选择性辨识,保证MPC控制性能,并且不增加额外维护成本,为工业生产的经济、高效、安全运行提供了更好保障,进一步扩展了MPC产品功能。
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