[发明专利]自适应模型预测控制装置

权利要求书

1.一种自适应模型预测控制装置，包括控制被控对象(10)的MPC控制模块(30)，其特征在于还包括在线辨识模块(40)、控制监测模块(50)，MPC控制模块(30)分别与被控对象(10)、在线辨识模块(40)、控制监测模块(50)相连，在线辨识模块(40)还分别与控制监测模块(50)、被控对象(10)相连，控制监测模块(50)也与被控对象(10)相连，

所述的MPC控制模块(30)用于接收控制变量MV、被控变量CV、干扰变量DV和在线辨识模块(40)输出的动态模型，MPC控制模块(30)自动地进行MPC仿真、自动地进行控制参数整定、自动地进行控制变量MV和被控变量CV的投运，并将控制变量MV分别输送到被控对象(10)、在线辨识模块(40)、控制监测模块(50)；

所述的在线辨识模块(40)能自动执行辨识实验和自动模型辨识，用于在线采集从MPC控制模块(30)输出的控制变量MV、被控变量CV和干扰变量DV，控制监测模块(50)启动在线辩识的请求，并根据实验信号的变化模式和振幅发出测试信号来激励MPC控制模块(30)输出的控制变量MV，以输入到被控对象(10)中，在线辨识模块(40)辨识得到的模型送入MPC控制模块(30)，最终的模型和相关信息被载入控制监测模块(50)，用于MPC控制模块(30)的性能监测；

所述的控制监测模块(50)采集MPC控制模块(30)输出的控制变量MV、被控变量CV、干扰变量DV以及在线辨识模块(40)辨识得到的最终的模型和相关信息，控制监测模块监测四个指标，即1)控制变量MV和被控变量CV的自动/手动控制；2)控制变量MV和被控变量CV的震荡；3)被控变量CV的标准方差；4)模型的品质，如果四个指标的计算结果显示控制器品质低并且模型品质差，控制监测模块(50)或者启动在线辨识模块(40)开始辨识实验和模型辨识即对MPC控制模块(30)进行自动维护，或者向用户报警，请求对MPC控制模块(30)进行维护。 

2.根据权利要求1所述自适应模型预测控制装置，其特征在于在线辨识模块(40)包括实验子模块(60)和模型辨识子模块(70)，所述的实验子模块(60)生成实验信号，自动执行辨识实验，收集控制变量MV、干扰变量DV和被控变量CV的数据，所述的模型辨识子模块(70)基于当前收集的数据自动进行模型辨识和模型检验及相关计算，并调整正在进行的辨识实验。

3.根据权利要求2所述自适应模型预测控制装置，其特征在于辨识实验是多变量的，即实验信号可同时激励全部控制变量MV做实验，如果没有被控变量CV受闭环自动控制，则进行开环的辨识实验；如果某些被控变量CV受控于MPC控制模块(30)，则进行闭环的辨识实验。

4.根据权利要求3所述自适应模型预测控制装置，其特征在于实验子模块(60)通过激励控制变量MV的设定值来进行辨识实验，控制变量MV、干扰变量DV和被控变量CV的数据存储在数据库或计算机文件中，实验前，给出被控对象(10)的稳态时间的估计值，实验子模块(60)据此自动生成实验信号。

5.根据权利要求4所述自适应模型预测控制装置，其特征在于实验子模块(60)启动时，将设计的实验信号以MPC控制模块(30)的采样周期，输出到控制变量MV的设定值上。

6.根据权利要求4所述自适应模型预测控制装置，其特征在于模型辨识子模块(70)使用当前的控制变量MV、干扰变量DV和被控变量CV的数据进行模型辨识、模型检验和相关计算。