Wpływanie kształtem trajektorii referencyjnej na działanie układów regulacji predykcyjnej

Robert Nebeluk , Piotr Marusak

Abstract

Applying model predictive control (MPC) algorithms to control many processes, of different difficulty level, often allows improving control quality. It is possible by including information received from a process model in the algorithm structure. When defining the optimization problem for the predictive control algorithms most often a time-constant reference trajectory is assumed. Possibilities of improving the control quality by applying a time reference trajectory variable on the prediction horizon are presented in the paper. Two quantities are considered when comparing control quality: the rise time of the control plant output, and the overshoot. The experiments were conducted in the control systems of two control plants: a linear nonminimumphase plant and a nonlinear polymerization reactor. In the control system of the first control plant the DMC predictive control algorithm was used. For the nonlinear reactor the NDMC-NPL algorithm based on a nonlinear model was applied. It is demonstrated that by using the reference trajectories of different shapes it is possible to improve control quality offered by the MPC control algorithms.
Author Robert Nebeluk (FEIT / AK)
Robert Nebeluk,,
- The Institute of Control and Computation Engineering
, Piotr Marusak (FEIT / AK)
Piotr Marusak,,
- The Institute of Control and Computation Engineering
Journal seriesPomiary Automatyka Robotyka, ISSN 1427-9126
Issue year2019
Vol23
No1/2019
Pages21-30
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishjakość regulacji, obiekty nieliniowe, regulacja nieliniowa, regulacja predykcyjna, trajektoria referencyjna
Keywords in English control quality, nonlinear control system, nonlinear plants, predictive control, reference trajectory
Abstract in PolishZastosowanie algorytmów regulacji predykcyjnej MPC do regulacji wielu procesów nieliniowych, o różnym stopniu trudności, często umożliwia osiągniecie bardzo dobrej jakości regulacji. Jest to możliwe ze względu na odpowiednie uwzględnienie w strukturze algorytmu informacji uzyskanych z modelu procesu. Do formułowania zadania optymalizacji dla algorytmów regulacji predykcyjnej najczęściej zakładana jest stała trajektoria referencyjna dla całego horyzontu predykcji. W artykule przedstawiono możliwości poprawy jakości regulacji przez zastosowanie trajektorii referencyjnej zmiennej na horyzoncie predykcji. Podczas porównywania jakości regulacji z wykorzystaniem trajektorii referencyjnych o różnej postaci, wzięto pod uwagę dwie wielkości. Pierwszą z nich jest czas narastania wyjścia obiektu regulacji, a drugą – przeregulowanie. Badania prowadzono w układach regulacji dwóch obiektów: nieminimalnofazowego obiektu liniowego oraz nieliniowego reaktora polimeryzacji. Do regulacji w przypadku pierwszego obiektu, zastosowano algorytm DMC, a w przypadku drugiego – algorytm bazujący na modelu nieliniowym, z nieliniową predykcją i linearyzacją (NDMC-NPL). Przedstawione wyniki dobrze ilustrują możliwości wpływania, za pomocą trajektorii referencyjnych o różnych kształtach, na poprawę jakości regulacji oferowanej przez algorytmy predykcyjne.
DOIDOI:10.14313/PAR_231/21
URL http://www.par.pl/Archiwum/2019/1-2019/Wplywanie-ksztaltem-trajektorii-referencyjnej-na-dzialanie-ukladow-regulacji-predykcyjnej
Languagepl polski
File
Nebeluk Marusak PAR 2019.pdf 555.37 KB
Score (nominal)20
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 20.0, 17-12-2019, ArticleFromJournal
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?