本文為您介紹智能控制的DT-MPC算法組件。
DT-MPC是一款先進的控制組件，可以實現以下功能：
多變量系統的自動控制
解決流程行業內多變量系統協同控制這一難題而開發的一款安全便捷高效的智能控制組件。
其運用先進控制技術，通過系統操控變量（MV）和被控變量（CV）之間的模型關系，可以精準快速地將CV控制在指定的設定值或范圍。
可調節的動態控制性能
提供充足的動態控制性能的可調節空間。
通過對于MV和CV的直觀易懂的參數配置，達到不同變量產生不同動態性能的效果。
自動測試
提供自動測試功能。
該功能將對閉環控制中的MV主動增加可以調配的激勵信號，為系統辨識提供更加豐富的數據信息。
自抗擾功能
提供自抗擾功能，使閉環控制可以更好地抵御外部輸入的未知擾動，提高控制的可靠性。
魯棒MPC
提供輸入動態模型參數范圍，并據此進行控制，提高控制的魯棒性。
使用流程說明
在畫布中拖入DT-MPC組件后，將上游測點連入輸入端口（其中，MV和CV為必選端口），并配置MV參數、CV參數、DV參數、MPC模型參數、控制器參數。
參數說明
控制器參數配置
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
控制開關 | MPC總開關，關閉時MPC將不對MV做修改。 | 開 |
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啟動模式 | MPC啟動方式：熱啟動將使用線上數據作為MPC歷史數據，冷啟動無需歷史數據，一般使用冷啟動。 | 冷啟動 |
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自動測試開關 | 自動測試功能：MPC將主動對MV變量發出激勵信號，產生對系統辨識有利的數據。 | 關 |
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MV動態約束開關 | MV的上下限是否根據歷史數據進行變化。 | 關 |
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穩態優化開關 | MPC求解最優的CV/MV穩態目標值 | 關 |
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MPC 加速開關 | MPC 提供三類求解優化問題的方式，默認為Normal | Normal |
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魯棒控制開關 | MPC求解時考慮模型參數的不確定性 | 關 |
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MV參數配置
MV變量及參數-狀態參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
測量值 | 系統測量值 | 0 | -1e7~1e7 |
有效上限 | 測量儀表有效范圍的最大值 | 1000 | -1e7~1e7 |
操作上限 | MPC輸出的最大值 | 100 | -1e7~1e7 |
操作下限 | MPC輸出的最小值 | -100 | -1e7~1e7 |
有效下限 | 測量儀表有效范圍的最小值 | -1000 | -1e7~1e7 |
重置開關 | 重置所有變量歷史值 | 關 |
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是否轉化成DV | 是否將MV作為DV | 否 |
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最大連續異常次數 | 連續異常超過此數值后，MPC將關閉對應變量。 | 5 | 1~100 |
變量操作 | 變量是否參與MPC控制 | 開 |
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MV變量及參數-控制參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
平滑因子 | 平滑因子越大，該變量的變化率越小 | 1 | 1e-6~1e6 |
控制增量上限 | 相鄰周期控制增量上限 | 1 | 0~1e7 |
控制增量下限 | 相鄰周期控制增量下限 | -1 | -1e7~0 |
動作周期 | 畫布周期的倍數，MPC根據動作周期計算一次mv推薦值 | 1 | 1~100 |
MV變量及參數-高級控制參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
動態約束窗口長度 | 動態約束功能讀取歷史數值的窗口長度 | 0 | 0~10000 |
動態約束幅值 | MV動態上下限的幅值 | 0 | 0~10000 |
動作最小增量 | 與上一周期該變量輸出值的差值的最小值約束，小于最小增量，則不輸出 | 0 | 0~10000 |
MV變量及參數-理想駐留值參數
關
最小化
最大化
理想駐留值
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
理想駐留值開關 | 是否開啟理想駐留值功能 | 關 | |
理想駐留值 | 理想駐留值設定值 | 0 | -1e7~1e7 |
理想駐留值偏差上限 | 理想駐留值設定值與其上限的差 | 1 | -1e7~1e7 |
理想駐留值偏差下限 | 理想駐留值設定值與其下限的差 | -1 | -1e7~1e7 |
理想駐留值上限等效偏差 | 等效偏差越小，越不容易偏離 | 1 | 0.001~1000 |
理想駐留值下限等效偏差 | 等效偏差越小，越不容易偏離 | 1 | 0.001~1000 |
理想駐留值上限等級 | 理想駐留值上限約束優先級 | 800 | 1~999 |
理想駐留值下限等級 | 理想駐留值下限約束優先級 | 800 | 1~999 |
理想駐留值上限閉環參考時間 | 控制到理想駐留值上限區間范圍內的時間（畫布周期為單位） | 10 | 1~500 |
理想駐留值下限閉環參考時間 | 控制到理想駐留值下限區間范圍內的時間（畫布周期為單位） | 10 | 1~500 |
MV變量及參數-自動測試參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
自動測試信號類型 | 當前支持PRBS信號 | PRBS | PRBS |
自動測試信號幅值 | 測試信號的幅值大小 | 0 | -1e7~1e7 |
MV變量及參數-穩態優化參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
經濟函數開關 | 穩態優化是否開啟經濟函數 | 關 |
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經濟函數權重 | 穩態優化中MV的經濟權重參數 | 0 | -1e5~1e5 |
理想駐留值開關 | 穩態優化是否開啟理想駐留值功能 | 關 |
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理想駐留值 | 穩態優化理想駐留值設定值 | 0 | -1e5~1e5 |
CV參數配置
CV變量及參數-狀態參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
測量值 | 系統測量值 | 0 | -1e7~1e7 |
設定值 | 設定值 | 0 | -1e7~1e7 |
有效上限 | 測量儀表有效范圍的最大值 | 1000 | -1e7~1e7 |
操作上限 | 變量操控范圍的最大值 | 100 | -1e7~1e7 |
操作下限 | 變量操控范圍的最小值 | -100 | -1e7~1e7 |
有效下限 | 測量儀表有效范圍的最小值 | -1000 | -1e7~1e7 |
設定值開關 | 是否有設定值 | 開 |
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設定值偏差上限 | 設定值上限與設定值的差 | 1 | 0~1e7 |
設定值偏差下限 | 設定值下限與設定值的差 | -1 | -1e7~0 |
重置開關 | 重置歷史值 | 關 |
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最大連續異常次數 | 連續異常超過此次數之后MPC將自動關閉此變量 | 5 | 1~100 |
變量操作 | 變量是否參與MPC控制 | 開 |
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CV變量及參數-控制參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
積分環節標識 | 是否為積分環節 | 非積分 |
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積分校正系數 | 積分環節誤差校正旋轉因子。 | 0 | 0~1 |
操作上限等效偏差 | 等效偏差越小越不容易超過上限 | 1 | 0.001~1000 |
操作下限等效偏差 | 等效偏差越小越不容易超過下限 | 1 | 0.001~1000 |
設定值上限等效偏差 | 設定值上限權重，越小越不容易超過設定值上限 | 1 | 0.001~1000 |
設定值下限等效偏差 | 目標函數設定值下限權重，越小越不容易超過設定值下限 | 1 | 0.001~1000 |
設定值上限閉環參考時間 | 控制到設定值區間上限的時間（畫布周期為單位） | 10 | 1~500 |
設定值下限閉環參考時間 | 控制到設定值區間下限的時間（畫布周期為單位） | 10 | 1~500 |
CV變量及參數-高級控制參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
濾波器模式 | MPC提供滑動平均及一階濾波兩種模式對CV數據進行濾波 | 無 |
|
濾波參數 |
| 0 |
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擾動比例系數 | 系統未知擾動的比例。 | 0 | 0~1 |
擾動特性參數 | 系統未知擾動特性參數 | 10 | 0.01~5000 |
權重動態調整最小系數 | 權重調整最小比例 | 0.1 | 0.02~1 |
CV最大變化速率 | CV最大變化速率 | 1e8 | 1e-5~1e8 |
外部預測序列 | CV預測序列 | 0 | -1e5~1e5 |
使用比例 | 使用比例 | 0 | 0~1 |
CV變量及參數-等級優化參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
操作上限等級 | 操作上限約束等級，越小優先級越高 | 200 | 1~999 |
操作下限等級 | 操作下限約束等級，越小優先級越高 | 200 | 1~999 |
設定值上限等級 | 設定值上限約束等級，越小優先級越高 | 500 | 1~999 |
設定值下限等級 | 設定值下限約束等級，越小優先級越高 | 500 | 1~999 |
CV變量及參數-自動測試參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
閉環穩定時間上限 | PRBS信號持續時間上限（畫布周期為單位） | 20 | 0~500 |
閉環穩定時間下限 | PRBS信號持續時間下限（畫布周期為單位） | 10 | 0~500 |
自動測試-測試上限 | 自動測試中CV安全上限 | 10 | -1e7~1e7 |
自動測試-測試下限 | 自動測試中CV安全下限 | -10 | -1e7~1e7 |
自動測試-復位上限 | 復位上下限滿足時才可從復位狀態進入測試狀態 | 1 | -1e7~1e7 |
自動測試-復位下限 | 復位上下限滿足時才可從復位狀態進入測試狀態 | -1 | -1e7~1e7 |
CV變量及參數-穩態優化參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
CV下限穩態權重 | CV下限穩態權重，數值越大，則越不易超過下限 | 1 | 1e-5~1e8 |
CV上限穩態權重 | CV上限穩態權重，數值越大，則越不易超過上限 | 1 | 1e-5~1e8 |
CV設定值上限穩態權重 | CV設定值上限穩態權重，數值越大，則越不易超過設定值上限 | 1 | 1e-5~1e8 |
CV設定值下限穩態權重 | CV設定值下限穩態權重，數值越大，則越不易超過設定值下限 | 1 | 1e-5~1e8 |
經濟函數開關 | 是否開啟經濟函數 | 關 |
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經濟函數權重 | 每個CV的經濟權重參數。經濟函數權重為正，則進行最小化，反之進行最大化。 | 0 | -1e5~1e5 |
理想駐留值開關 | 是否開啟理想駐留值功能 | 關 |
|
理想駐留值 | 理想駐留值設定值 | 0 | -1e5~1e5 |
DV參數配置
DV變量及參數-狀態參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
測量值 | 系統測量值 | 0 | -1e7~1e7 |
有效上限 | 測量儀表有效范圍的最大值 | 100 | -1e7~1e7 |
有效下限 | 測量儀表有效范圍的最小值 | 0 | -1e7~1e7 |
有效增量上限 | 相鄰周期有效增量上限 | 10 | 0~1e7 |
有效增量下限 | 相鄰周期有效增量下限 | -10 | -1e7~0 |
重置開關 | 重置歷史數據 | 關 |
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最大連續異常 | 超過此次數后，MPC將自動關閉對應DV | 10 | 1~100 |
變量開關 | 變量是否參與MPC控制 | 開 |
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模型配置
模型參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
模型長度 | 模型預測長度（畫布周期為單位） | 無 | 20~200 |
模型增益 | 無 | 無 | -1e7~1e7 |
時滯 | 單位：秒 | 無 | 0~1000 |
時間常數T1 | 單位：秒 | 無 | 0~1000 |
時間常數T2 | 單位：秒 | 無 | 0~1000 |
修改模型參數
參數名 | 描述 | 默認值 | 范圍 |
增益縮放系數 | 模型增益倍數 | 1 | 0~1e6 |
時滯修正 | 在模型當前時滯參數上時滯修正量，單位：秒 | 0 | -1000~1000 |
模型不確定性 | 是否開啟模型不確定性 | 否 |
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時滯最大值 | 時滯不確定性的最大值 單位：秒 | 無 | 0~1e4 |
時滯最小值 | 時滯不確定性的最小值 單位：秒 | 無 | 0~1e4 |
增益最大值 | 增益不確定性的最大值 | 無 | -1e7~1e7 |
增益最小值 | 增益不確定性的最小值 | 無 | -1e7~1e7 |
控制器參數輸出
參數名 | 描述 |
控制狀態 | MPC開關狀態 |
自動測試狀態 | 自動測試功能狀態 |
連續異常運行次數 | 連續異常次數 |
MV參數輸出
參數名 | 描述 |
開關狀態 | 該變量在MPC控制內的開關狀態 |
mv_move | 輸出控制量 |
dmv_move | 輸出控制增量 |
err_cnt | 連續異常次數 |
ss_value | 閉環穩態值 |
ss_value_ol | 開環穩態值 |
CV參數輸出
參數名 | 描述 |
開關狀態 | 該變量在MPC控制內的開關狀態 |
cv_pred | 預測值 |
cv_err | 預測值與測量值誤差 |
err_cnt | 連續異常次數 |
ss_value_ol | 開環穩態值 |
ss_value | 閉環穩態值 |
DV參數輸出
參數名 | 描述 |
sw | 該變量在MPC控制內的開關狀態 |
err_cnt | 連續異常次數 |