[发明专利]基于模型简化与预报误差校正的DMC工程化方法

说明书

技术领域

本发明涉及DMC工程化方法。

背景技术

预测控制主要由预测模型、滚动优化控制和误差校正三部分组成。DMC(动态矩阵控制)是广泛应用在工业过程控制的一种预测控制方法，DMC在实际应用中存在以下四个问题：

一、DMC的预测模型是阶跃响应非参数模型，需取阶跃响应的完整动态过程从中抽取N个参数，而N一般取50左右；因此控制算法实时性降低，对有些快速控制的过程，不能应用DMC；

二、DMC采用误差校正，但预测控制主要针对有较大时滞的对象，而DMC是用即时误差校正延迟的对象，系统的控制指标将受到影响；

三、目前亦有模型简化的方法，但由于简化造成模型失配，结果是实时性改善了，系统的精度和鲁棒性下降；

四、预测控制为先进控制方法，相对常规控制器控制算法复杂，很难在底层控制装置实现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有一、有些快速控制的过程，不能应用DMC；二、用即时误差校正延迟的DMC，在预测控制中指标受到影响；三、模型简化改善了实时性却使系统的精度和鲁棒性下降；四、难以实现底层控制的问题，提供一种基于模型简化与预报误差校正的DMC工程化方法。

基于模型简化与预报误差校正的DMC工程化方法，它包括的具体步骤如下：

步骤一、测取系统的阶跃响应曲线；建立阶次为N的模型，将整个阶跃过程按时间等分为N等份，N为自然数，N的选取包括全部动态过程；

步骤二、简化步骤一获得的模型获得简化模型，具体过程为：降低该模型的阶次到n，n＜＜N；取等分后的阶跃曲线的前n段，来建立简化模型；

步骤三、简化模型的滚动优化控制；获得简化模型与实际系统误差序列{e(k)}；

步骤四、建立预报误差模型；通过误差序列{e(k)}建立起AR模型；

步骤五、判断步骤四建立的AR模型是否通过模型检验：否，则返回步骤四；是，则执行模型简化与预报误差校正综合控制；

步骤六、判断控制效果是否达到要求：否，则返回步骤二；是，则用于控制。

本发明具有以下效果：

1.相对常规的DMC预测控制，本发明的方法，控制的实时性提高。由于采用模型简化，该预报模型阶次由N降为n-1，而n＜＜N，而且模型的简化使得控制律简化，使在线计算量及占用内存减少。

2.相对常规的DMC预测控制，本发明的方法，控制的精度和鲁棒性提高。由于用预报误差代替即时误差对控制进行校正，校正及时，校正准确，能克服干扰及模型失配带来的误差。

3.本发明将模型简化和预报误差校正结合，起到互补作用。模型简化将带来模型失配，但这种失配带来的模型误差将用及时的预报误差进行校正，从而实现在提高实时性的前提下，又能保证动态指标不受损失。

4.本发明的DMC方法，已有数字化形式而且简单易行，能在底层代替PID控制，从而获得比PID更好的控制效果。

附图说明

图1为本发明的模型简化与预报误差校正DMC流程框图示意图，图2为本发明的工程实例调峰炉热力站控制结构示意图，图中y_tg：二级网供水温度设定，g₁：一级网流量，t_ex：换热器供水温度，t_b：锅炉供水温度，t_g2：二级网供水温度；图3为模型简化与预报误差校正DMC结构示意图，图4为本发明简化DMC方法的IMC结构示意图，图5为本发明的预报误差校正器示意图，图6为本发明DMC改进方法与基本DMC的比较曲线图：曲线1为设定曲线，曲线2为基本DMC，曲线3为改进的DMC；图7为本发明DMC改进方法与基本DMC的比较曲线图：曲线4为基本DMC，曲线5为改进的DMC。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括的具体步骤如下：

步骤一、测取系统的阶跃响应曲线；建立阶次为N的模型，将整个阶跃过程按时间等分为N等份，N为自然数，N的选取包括全部动态过程；

步骤二、简化步骤一获得的模型获得简化模型，具体过程为：降低该模型的阶次到n，n＜＜N；取等分后的阶跃曲线的前n段，来建立简化模型；

步骤三、简化模型的滚动优化控制；获得简化模型与实际系统误差序列{e(k)}；

步骤四、建立预报误差模型；通过误差序列{e(k)}建立起AR模型；

步骤五、判断步骤四建立的AR模型是否通过模型检验：否，则返回步骤四；是，则执行模型简化与预报误差校正综合控制；