DT-MPC v3.1

更新时间: 2022-03-15 10:37:27

本文为您介绍智能控制的DT-MPC算法组件。

DT-MPC是一款先进的控制组件,可以实现以下功能:

多变量系统的自动控制

解决流程行业内多变量系统协同控制这一难题而开发的一款安全便捷高效的智能控制组件。

其运用先进控制技术,通过系统操控变量(MV)和被控变量(CV)之间的模型关系,可以精准快速地将CV控制在指定的设定值或范围。

可调节的动态控制性能

提供充足的动态控制性能的可调节空间。

通过对于MV和CV的直观易懂的参数配置,达到不同变量产生不同动态性能的效果。

自动测试

提供自动测试功能。

该功能将对闭环控制中的MV主动增加可以调配的激励信号,为系统辨识提供更加丰富的数据信息。

自抗扰功能

提供自抗扰功能,使闭环控制可以更好地抵御外部输入的未知扰动,提高控制的可靠性。

鲁棒MPC

提供输入动态模型参数范围,并据此进行控制,提高控制的鲁棒性。

使用流程说明

在画布中拖入DT-MPC组件后,将上游测点连入输入端口(其中,MV和CV为必选端口),并配置MV参数、CV参数、DV参数、MPC模型参数、控制器参数。

参数说明

控制器参数配置

参数名

描述

默认值

范围

控制开关

MPC总开关,关闭时MPC将不对MV做修改。

启动模式

MPC启动方式:热启动将使用线上数据作为MPC历史数据,冷启动无需历史数据,一般使用冷启动。

冷启动

  • 冷启动

  • 热启动

自动测试开关

自动测试功能:MPC将主动对MV变量发出激励信号,产生对系统辨识有利的数据。

MV动态约束开关

MV的上下限是否根据历史数据进行变化。

稳态优化开关

MPC求解最优的CV/MV稳态目标值

MPC 加速开关

MPC 提供三类求解优化问题的方式,默认为Normal

Normal

  • Improved

  • QP

  • Normal

鲁棒控制开关

MPC求解时考虑模型参数的不确定性

MV参数配置

  • MV变量及参数-状态参数

参数名

描述

默认值

范围

测量值

系统测量值

0

-1e7~1e7

有效上限

测量仪表有效范围的最大值

1000

-1e7~1e7

操作上限

MPC输出的最大值

100

-1e7~1e7

操作下限

MPC输出的最小值

-100

-1e7~1e7

有效下限

测量仪表有效范围的最小值

-1000

-1e7~1e7

重置开关

重置所有变量历史值

是否转化成DV

是否将MV作为DV

最大连续异常次数

连续异常超过此数值后,MPC将关闭对应变量。

5

1~100

变量操作

变量是否参与MPC控制

  • MV变量及参数-控制参数

参数名

描述

默认值

范围

平滑因子

平滑因子越大,该变量的变化率越小

1

1e-6~1e6

控制增量上限

相邻周期控制增量上限

1

0~1e7

控制增量下限

相邻周期控制增量下限

-1

-1e7~0

动作周期

画布周期的倍数,MPC根据动作周期计算一次mv推荐值

1

1~100

  • MV变量及参数-高级控制参数

参数名

描述

默认值

范围

动态约束窗口长度

动态约束功能读取历史数值的窗口长度

0

0~10000

动态约束幅值

MV动态上下限的幅值

0

0~10000

动作最小增量

与上一周期该变量输出值的差值的最小值约束,小于最小增量,则不输出

0

0~10000

  • MV变量及参数-理想驻留值参数

  • 参数名

    描述

    默认值

    范围

    理想驻留值开关

    是否开启理想驻留值功能

    • 最小化

    • 最大化

    • 理想驻留值

    理想驻留值

    理想驻留值设定值

    0

    -1e7~1e7

    理想驻留值偏差上限

    理想驻留值设定值与其上限的差

    1

    -1e7~1e7

    理想驻留值偏差下限

    理想驻留值设定值与其下限的差

    -1

    -1e7~1e7

    理想驻留值上限等效偏差

    等效偏差越小,越不容易偏离

    1

    0.001~1000

    理想驻留值下限等效偏差

    等效偏差越小,越不容易偏离

    1

    0.001~1000

    理想驻留值上限等级

    理想驻留值上限约束优先级

    800

    1~999

    理想驻留值下限等级

    理想驻留值下限约束优先级

    800

    1~999

    理想驻留值上限闭环参考时间

    控制到理想驻留值上限区间范围内的时间(画布周期为单位)

    10

    1~500

    理想驻留值下限闭环参考时间

    控制到理想驻留值下限区间范围内的时间(画布周期为单位)

    10

    1~500

  • MV变量及参数-自动测试参数

参数名

描述

默认值

范围

自动测试信号类型

当前支持PRBS信号

PRBS

PRBS

自动测试信号幅值

测试信号的幅值大小

0

-1e7~1e7

  • MV变量及参数-稳态优化参数

参数名

描述

默认值

范围

经济函数开关

稳态优化是否开启经济函数

经济函数权重

稳态优化中MV的经济权重参数

0

-1e5~1e5

理想驻留值开关

稳态优化是否开启理想驻留值功能

理想驻留值

稳态优化理想驻留值设定值

0

-1e5~1e5

CV参数配置

  • CV变量及参数-状态参数

参数名

描述

默认值

范围

测量值

系统测量值

0

-1e7~1e7

设定值

设定值

0

-1e7~1e7

有效上限

测量仪表有效范围的最大值

1000

-1e7~1e7

操作上限

变量操控范围的最大值

100

-1e7~1e7

操作下限

变量操控范围的最小值

-100

-1e7~1e7

有效下限

测量仪表有效范围的最小值

-1000

-1e7~1e7

设定值开关

是否有设定值

设定值偏差上限

设定值上限与设定值的差

1

0~1e7

设定值偏差下限

设定值下限与设定值的差

-1

-1e7~0

重置开关

重置历史值

最大连续异常次数

连续异常超过此次数之后MPC将自动关闭此变量

5

1~100

变量操作

变量是否参与MPC控制

  • CV变量及参数-控制参数

参数名

描述

默认值

范围

积分环节标识

是否为积分环节

非积分

  • 非积分

  • 积分

积分校正系数

积分环节误差校正旋转因子。

0

0~1

操作上限等效偏差

等效偏差越小越不容易超过上限

1

0.001~1000

操作下限等效偏差

等效偏差越小越不容易超过下限

1

0.001~1000

设定值上限等效偏差

设定值上限权重,越小越不容易超过设定值上限

1

0.001~1000

设定值下限等效偏差

目标函数设定值下限权重,越小越不容易超过设定值下限

1

0.001~1000

设定值上限闭环参考时间

控制到设定值区间上限的时间(画布周期为单位)

10

1~500

设定值下限闭环参考时间

控制到设定值区间下限的时间(画布周期为单位)

10

1~500

  • CV变量及参数-高级控制参数

参数名

描述

默认值

范围

滤波器模式

MPC提供滑动平均及一阶滤波两种模式对CV数据进行滤波

  • 滑动平均

  • 一阶滤波

滤波参数

  • 滑动平均:滑动平均阶数

  • 一阶滤波:滤波系数

0

  • 滑动平均:0~100

  • 一阶滤波:0~1

扰动比例系数

系统未知扰动的比例。

0

0~1

扰动特性参数

系统未知扰动特性参数

10

0.01~5000

权重动态调整最小系数

权重调整最小比例

0.1

0.02~1

CV最大变化速率

CV最大变化速率

1e8

1e-5~1e8

外部预测序列

CV预测序列

0

-1e5~1e5

使用比例

使用比例

0

0~1

  • CV变量及参数-等级优化参数

参数名

描述

默认值

范围

操作上限等级

操作上限约束等级,越小优先级越高

200

1~999

操作下限等级

操作下限约束等级,越小优先级越高

200

1~999

设定值上限等级

设定值上限约束等级,越小优先级越高

500

1~999

设定值下限等级

设定值下限约束等级,越小优先级越高

500

1~999

  • CV变量及参数-自动测试参数

参数名

描述

默认值

范围

闭环稳定时间上限

PRBS信号持续时间上限(画布周期为单位)

20

0~500

闭环稳定时间下限

PRBS信号持续时间下限(画布周期为单位)

10

0~500

自动测试-测试上限

自动测试中CV安全上限

10

-1e7~1e7

自动测试-测试下限

自动测试中CV安全下限

-10

-1e7~1e7

自动测试-复位上限

复位上下限满足时才可从复位状态进入测试状态

1

-1e7~1e7

自动测试-复位下限

复位上下限满足时才可从复位状态进入测试状态

-1

-1e7~1e7

  • CV变量及参数-稳态优化参数

参数名

描述

默认值

范围

CV下限稳态权重

CV下限稳态权重,数值越大,则越不易超过下限

1

1e-5~1e8

CV上限稳态权重

CV上限稳态权重,数值越大,则越不易超过上限

1

1e-5~1e8

CV设定值上限稳态权重

CV设定值上限稳态权重,数值越大,则越不易超过设定值上限

1

1e-5~1e8

CV设定值下限稳态权重

CV设定值下限稳态权重,数值越大,则越不易超过设定值下限

1

1e-5~1e8

经济函数开关

是否开启经济函数

经济函数权重

每个CV的经济权重参数。经济函数权重为正,则进行最小化,反之进行最大化。

0

-1e5~1e5

理想驻留值开关

是否开启理想驻留值功能

理想驻留值

理想驻留值设定值

0

-1e5~1e5

DV参数配置

  • DV变量及参数-状态参数

参数名

描述

默认值

范围

测量值

系统测量值

0

-1e7~1e7

有效上限

测量仪表有效范围的最大值

100

-1e7~1e7

有效下限

测量仪表有效范围的最小值

0

-1e7~1e7

有效增量上限

相邻周期有效增量上限

10

0~1e7

有效增量下限

相邻周期有效增量下限

-10

-1e7~0

重置开关

重置历史数据

最大连续异常

超过此次数后,MPC将自动关闭对应DV

10

1~100

变量开关

变量是否参与MPC控制

模型配置

  • 模型参数

参数名

描述

默认值

范围

模型长度

模型预测长度(画布周期为单位)

20~200

模型增益

-1e7~1e7

时滞

单位:秒

0~1000

时间常数T1

单位:秒

0~1000

时间常数T2

单位:秒

0~1000

  • 修改模型参数

参数名

描述

默认值

范围

增益缩放系数

模型增益倍数

1

0~1e6

时滞修正

在模型当前时滞参数上时滞修正量,单位:秒

0

-1000~1000

模型不确定性

是否开启模型不确定性

时滞最大值

时滞不确定性的最大值

单位:秒

0~1e4

时滞最小值

时滞不确定性的最小值

单位:秒

0~1e4

增益最大值

增益不确定性的最大值

-1e7~1e7

增益最小值

增益不确定性的最小值

-1e7~1e7

控制器参数输出

参数名

描述

控制状态

MPC开关状态

自动测试状态

自动测试功能状态

连续异常运行次数

连续异常次数

MV参数输出

参数名

描述

开关状态

该变量在MPC控制内的开关状态

mv_move

输出控制量

dmv_move

输出控制增量

err_cnt

连续异常次数

ss_value

闭环稳态值

ss_value_ol

开环稳态值

CV参数输出

参数名

描述

开关状态

该变量在MPC控制内的开关状态

cv_pred

预测值

cv_err

预测值与测量值误差

err_cnt

连续异常次数

ss_value_ol

开环稳态值

ss_value

闭环稳态值

DV参数输出

参数名

描述

sw

该变量在MPC控制内的开关状态

err_cnt

连续异常次数

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