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。 | 开 |
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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 |
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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。 | 关 |
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MV动态约束开关 | MV的上下限是否根据历史数据进行变化。 | 关 |
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稳态优化开关 | MPC求解最优的CV/MV稳态目标值 | 关 |
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MPC 加速开关 | MPC 提供三类求解优化问题的方式，默认为Normal | Normal |
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鲁棒控制开关 | MPC求解时考虑模型参数的不确定性 | 关 |
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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 | 关 |
|
是否转化成DV | 是否将MV作为DV | 否 |
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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 | 开 |
|
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
关
最小化
最大化
理想驻留值
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 | 关 | |
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 | 关 |
|
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 | 关 |
|
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 | 开 |
|
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 | 关 |
|
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 | 开 |
|
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 |
|
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 | 无 |
|
滤波参数 |
| 0 |
|
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 | 关 |
|
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 | 关 |
|
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 | 关 |
|
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 | 开 |
|
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） | 无 | 20~200 |
模型增益 | 无 | 无 | -1e7~1e7 |
时滞 | 单位：秒 | 无 | 0~1000 |
时间常数T1 | 单位：秒 | 无 | 0~1000 |
时间常数T2 | 单位：秒 | 无 | 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 | 否 |
|
时滞最大值 | 时滞不确定性的最大值 单位：秒 | 无 | 0~1e4 |
时滞最小值 | 时滞不确定性的最小值 单位：秒 | 无 | 0~1e4 |
增益最大值 | 增益不确定性的最大值 | 无 | -1e7~1e7 |
增益最小值 | 增益不确定性的最小值 | 无 | -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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