預(yù)測(cè)控制模型失配的性能評(píng)價(jià)與監(jiān)視.pdf

1、模型預(yù)測(cè)控制器(MPC)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工等復(fù)雜工業(yè)過(guò)程，控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響到生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益等，因此對(duì)預(yù)測(cè)控制性能進(jìn)行評(píng)價(jià)與監(jiān)視至關(guān)重要。MPC模型失配研究是預(yù)測(cè)控制性能評(píng)價(jià)研究中的重要內(nèi)容。文中基于動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)的預(yù)測(cè)控制算法，利用互相關(guān)分析理論、基于實(shí)際輸出數(shù)據(jù)的廣義特征值分析理論和假設(shè)檢驗(yàn)理論研究了模型失配程度對(duì)多入多出(MIMO)系統(tǒng)DMC控制的性能的影響，并成功在Wood-Berry塔這一典型的化工對(duì)

2、象上進(jìn)行了仿真研究。
　　 論文首先基于互相關(guān)分析理論，研究了MIMO預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)DMC模型失配下的性能評(píng)價(jià)。引入激勵(lì)信號(hào)作為新的操縱變量，其目的是使得多變量系統(tǒng)各個(gè)通道的激勵(lì)信號(hào)相互獨(dú)立，從而排除激勵(lì)信號(hào)之間的相關(guān)性對(duì)預(yù)測(cè)偏差的影響。通過(guò)分析操縱變量激勵(lì)信號(hào)與預(yù)測(cè)偏差之間的互相關(guān)性來(lái)分析傳遞函數(shù)矩陣的失配問(wèn)題，并結(jié)合各個(gè)通道互相關(guān)系數(shù)分布仿真圖來(lái)評(píng)價(jià)與監(jiān)視模型失配與否。
　　 基于實(shí)際輸出數(shù)據(jù)的廣義特征值分析，論文進(jìn)一

3、步研究了MIMO預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)DMC模型失配性能評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)所監(jiān)視時(shí)段數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)時(shí)段數(shù)據(jù)的廣義特征值分析，提出相應(yīng)的性能優(yōu)/劣的特征向量。利用統(tǒng)計(jì)推斷方法得出特征值在相應(yīng)特征方向上的置信區(qū)間，以及在優(yōu)/劣子空間下的性能指標(biāo)，從而用來(lái)評(píng)價(jià)所監(jiān)視時(shí)段控制性能的高低。最后通過(guò)特征值的置信區(qū)間分布情況并結(jié)合相應(yīng)的性能指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)和監(jiān)視模型失配與否。
　　 此外，論文基于假設(shè)檢驗(yàn)理論研究了MIMO預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)DMC模型失配的性能評(píng)價(jià)。首先通過(guò)

4、分析模型失配問(wèn)題與模型輸出偏差之間的關(guān)系，表明了預(yù)測(cè)偏差和干擾增量這一時(shí)間序列信號(hào)對(duì)可用于判定模型失配與否。然后應(yīng)用假設(shè)檢驗(yàn)方法，將模型失配評(píng)價(jià)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一種基于信號(hào)白噪聲檢驗(yàn)的問(wèn)題，最后通過(guò)各個(gè)通道統(tǒng)計(jì)量曲線的在置信區(qū)間上的分布情況直觀監(jiān)視了模型的失配情況。
　　 上述三種方法都成功應(yīng)用到Wood-Berry塔這同一個(gè)化工對(duì)象上，并都通過(guò)仿真圖分別分析了增益失配、時(shí)間常數(shù)失配和時(shí)滯失配的三種情形，仿真結(jié)果表明了這些方法對(duì)于評(píng)價(jià)