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] | 李诗杰, 刘泰序, 刘佳仑, 董智霖, 徐诚祺. 基于GRU-MPC的双全回转推进拖轮轨迹跟踪控制[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 418-426. |
| [2] | 乔文超, 聂伟民, 杜选民, 刘本奇, 叶天明, 杨天霖. 用于圆周合成孔径声呐成像的无人船圆周运动精准控制方法[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 154-162. |
| [3] | 马永林, 李浩, 熊伟, 李灵芝, 汤景棉. 基于分层贝叶斯模型的不确定性量化空中目标识别方法[J]. 空天防御, 2026, 9(1): 20-27. |
| [4] | 罗志军, 王健瑞, 殷佳伟. 复杂战场环境下的任务驱动智能目标识别方法综述[J]. 空天防御, 2026, 9(1): 1-11. |
| [5] | . 合成数据驱动的无人机检测与分类多任务框架[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 209-220. |
| [6] | . 基于输入映射及事件触发自适应策略的刚柔混合机械臂模型预测控制[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 36-47. |
| [7] | 叶婧, 何杰辉, 张磊, 蔡俊文, 林宇琦, 谢继豪. 考虑动态频率约束和多重不确定性的风电装机容量优化[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(9): 1292-1303. |
| [8] | 杨银国, 冯胤颖, 魏韡, 谢平平, 陈玥. 基于可消纳区间的风-火-储大基地日前-实时协同调度[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(9): 1270-1280. |
| [9] | 邓倩文, 李奇, 邱宜彬, 李豆萌, 霍莎莎, 陈维荣. 考虑多灵活性资源联合运行的综合能源系统优化配置方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(7): 912-922. |
| [10] | . 基于模型预测控制的欠驱动USV自主航行模型[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1255-1264. |
| [11] | 李靖豪, 李然, 华浩, 黄文焘, 高飞, 邰能灵. 电动飞机轻量化推进系统可靠性分配方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 867-876. |
| [12] | 崔思远, 李浩, 范翔宇, 倪磊, 侯佳航. 基于AMDE-DMPC算法的多无人机协同目标搜索方法[J]. 空天防御, 2025, 8(6): 35-44. |
| [13] | 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. |
| [14] | 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. |
| [15] | 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. |
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