上海交通大学学报 ›› 2018, Vol. 52 ›› Issue (10): 1324-1332.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.10.022
王琳,邹媛媛,李少远
发布日期:
2025-07-02
通讯作者:
李少远(1965-),男,教授,电话(Tel.): 13818686162;E-mail: syli@sjtu.edu.cn.
作者简介:
王琳(1993-),女,陕西省宝鸡市人,硕士生,主要从事模型预测控制研究.
基金资助:
WANG Lin,ZOU Yuanyuan,LI Shaoyuan
Published:
2025-07-02
摘要: 双层控制结构广泛应用于工业过程控制,针对实际系统中不确定性导致的性能下降和控制不可行的问题,提出一种事件触发的动态实时优化(Dynamic Real-Time Optimization, D-RTO)与模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)双层结构.上层采用经济模型预测控制(Economic MPC, EMPC)对目标函数进行优化,计算最优参考轨迹并传给下层;下层采用MPC使系统跟踪上层轨迹;通过构建基于性能指标的事件触发条件来及时补偿不确定性造成的系统性能损失,无需等到D-RTO的下一次优化.当实际系统性能指标与上层优化的性能指标之差超出阈值时,需要重新求解EMPC,并基于当前状态更新参考轨迹.在此基础上,进一步分析了事件触发的D-RTO与MPC双层控制结构的可行性和闭环稳定性.数值模拟实验验证了方法的有效性.
中图分类号:
王琳,邹媛媛,李少远. 基于性能触发的双层结构模型预测控制[J]. 上海交通大学学报, 2018, 52(10): 1324-1332.
WANG Lin,ZOU Yuanyuan,LI Shaoyuan. Two-Layered Model Predictive Control with Performance-Based Trigger[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2018, 52(10): 1324-1332.
[1]DARBY M L, NIKOLAOU M, JONES J, et al. RTO: An overview and assessment of current practice[J]. Journal of Process Control, 2011, 21(6): 874-884. [2]WANG Xiaoqiang, MAHALEC V, QIAN Feng. Globally optimal dynamic real time optimization without model mismatch between optimization and control layer[J]. Computers & Chemical Engineering, 2017, 104: 64-75. [3]席裕庚. 预测控制[M]. 2版. 北京: 国防工业出版社, 2013, 15-67 XI Yugeng. Predictive control[M]. 2nd ed. Beijing: National Defense Industry Press, 2013, 15-67 [4]席裕庚, 李德伟, 林姝. 模型预测控制——现状与挑战[J]. 自动化学报, 2013, 39(3): 222-236 XI Yugeng, LI Dewei, LIN Shu. Model predictive control — Status and challenges[J]. Acta Automatica Sinica, 2013, 39(3): 222-236 [5]MAYNE D Q. Model predictive control: Recent developments and future promise[J]. Automatica, 2014, 50(12): 2967-2986. [6]TUAN T T, TUFA L D, MATALIB M I A, et al. Optimal operation of a process by integrating dynamic economic optimization and model predictive control formulated with empirical model[J]. Archives of Control Sciences, 2018, 28:35-50. [7]ELLIS M, CHRISTOFIDES P D. Integrating dynamic economic optimization and model predictive control for optimal operation of nonlinear process systems[J]. Control Engineering Practice, 2014, 22: 242-251. [8]TOSUKHOWONG T, LEE J M, LEE J H, et al. An introduction to a dynamic plant-wide optimization strategy for an integrated plant[J]. Computers & Chemical Engineering, 2004, 29(1): 199-208. [9]TOSUKHOWONG T, LEE J H. Real-time economic optimization for an integrated plant via a dynamic optimization scheme[C]//Proceedings of the 2004 American Control Conference. Boston, Massachustts: IEEE, 2004: 233-238. [10]DNNEBIER G, VAN HESSEM D, KADAM J V, et al. Optimization and control of polymerization processes[J]. Chemical Engineering & Technology, 2005, 28(5): 575-580. [11]PONTES K V, WOLF I J, EMBIRUU M, et al. Dynamic real-time optimization of industrial polymerization processes with fast dynamics[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2015, 54(47): 11881-11893. [12]ZHU X, HONG W, WANG S. Implementation of advanced control for a heat-integrated distillation column system[C]//Industrial Electronics Society, 2004. IECON 2004. 30th Annual Conference of IEEE. Busan: IEEE, 2004, 3: 2006-2011. [13]VEGA P, REVOLLAR S, FRANCISCO M, et al. Integration of set point optimization techniques into nonlinear MPC for improving the operation of WWTPs[J]. Computers & Chemical Engineering, 2014, 68: 78-95. |
[1] | 曹永吉, 张江丰, 王天宇, 郑可轲, 吴秋伟. 基于分布式模型预测控制的自适应二次调频策略[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 333-341. |
[2] | 吴静, 刘轩宇, 李响, 齐笑言, 李成俊, 张忠. 碳市场价格不确定性对电网调度影响机理分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 354-364. |
[3] | . 基于数据驱动的永磁同步电机控制系统模型预测控制方法[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(2): 270-279. |
[4] | 李建林, 张则栋, 梁策, 曾飞. 计及源-荷不确定性的综合能源系统多目标鲁棒优化调度[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(2): 175-185. |
[5] | 杨森, 郭宁, 张寿明. 不确定性条件下农业微电网与灌溉系统相结合的鲁棒优化调度[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(9): 1432-1442. |
[6] | 田书欣, 韩雪, 符杨, 苏向敬, 李振坤. 计及海上风电不确定性的输电网两阶段鲁棒扩展规划[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(9): 1400-1409. |
[7] | 邱革非, 冯泽华, 沈赋, 何超, 何虹辉, 刘铠铭. 考虑车网互动的园区电网动态双层能量管理策略[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(6): 916-925. |
[8] | 刘月笙, 贺宁, 贺利乐, 张译文, 习坤, 张梦芮. 基于机器学习的移动机器人路径跟踪MPC控制器参数自整定[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(6): 1028-1036. |
[9] | 刘华华, 王青. 基于强化学习的多飞行器目标分配方法[J]. 空天防御, 2024, 7(5): 65-72. |
[10] | 张为华, 王东辉, 周志坛, 李怡庆. 固体姿轨控发动机数字样机技术研究[J]. 空天防御, 2024, 7(5): 18-27. |
[11] | 张啸天1,何德峰1,廖飞2. 复杂环境及约束下舰载机自动着舰迭代模型预测控制[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(4): 712-724. |
[12] | 穆建彬,杨海丽,何德峰. 基于控制屏障函数的自主移动机器人安全编队分布式模型预测控制[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(4): 678-688. |
[13] | 邢优靖1, 高金凤1, 刘小平1, 2, 吴平1. 带有时延和切换拓扑的二阶非线性多智能体系统事件触发固定时间一致性[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(4): 625-639. |
[14] | 蔡振华, 黎灿兵, 阳同光, 魏娟, 葛睿, 李立雄. 考虑动态频率惯量特性的储能电池参与电网一次调频控制[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1946-1956. |
[15] | 张宪文, 殷高文, 沈非凡, 黄晟, 魏娟. 计及风电不确定性及碳交易的储能参与电力市场竞价策略[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1868-1880. |
阅读次数 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
全文 89
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要 50
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||