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探秘电加热烘干机中基于模型的MPC控制
- 2020-11-29-

  模型预测控制是近年来出现的新型控制系统, 该系统一出现就在过程控制领域发展起来, 现在已经推广到大型非线性系统, MPC控制被人们认为是大型粮食电加热烘干机的越佳控制方法, 这类控制是运用了粮食烘干机的模拟程序来预测控制的结果, 即当一个输入变量(如原粮水分)发生变化时, 估计烘干机的性能会产生的变化, 也可以在保持粮食终水分不变的情况下决定粮食流量增加或减少, 一般言之, 电加热式烘干机的性能指标是粮食终水分的函数。

  基于模型的控制策略包括推理控制、动态矩阵控制和内模控制, 其中推理控制是常用的一种基于模型的控制方法, 当电加热式烘干机的某个被控变量(如粮食水分)因技术上的困难不能直接测量时, 可以采用这种控制策略, 推理控制是利用数学模型和可测的变量去推断不可测的被控变量(如由初水分预测谷物流量, 控制终水分不变), 这些预测值再被用来调节操作变量(如排粮辊转速), 以使出机粮食水分维持在要求的水平。

  一、MPC控制的三要素:

  1、内部模型粮食电加热烘干机进行MPC控制, 其预测须有模型, 可以是非参量的, 也可以是状态方程, 利用当前被控变量模型的测量值估计以后若干步变量值和偏差。

  2、参数轨迹MPC控制的设定值经过滤波器处理, 整形为参数轨迹作用于系统, 从而使被控变量的变化比较平稳。

  3、控制算法MPC控制算法的特点是基于预测的结果求取能消除偏差并使调节过程质量达到优化的控制, 因为要确定控制作用的数值, 所以也需要数学模型。

  二、MPC控制的重要条件:

  1、采用前馈控制MPC控制一般应采用前馈控制, 至少应该包含有前馈控制。

  2、采用反向干燥模型MPC控制须有一个反向干燥模型, 根据要求的终水分反方向模拟计算粮食流量, 再根据入机粮食的初水分计算每一薄层的粮食流量。

  3、采用在线优化器MPC控制须有一个在线优化器, 以及时修正过程参数, 确定控制行为。

  MPC控制与其它控制方法相比, 具有良好的准确性和快速性, 格外适合非线性、大滞后的系统, 而粮食电加热烘干机恰恰具备此特点, 因此MPC控制适合粮食烘干机的控制, 过程模型和控制策略可以在线进行修正和调整, 以适应外界条件的变化;另外MPC控制有一个在线优化器, 可以对过程参量进行优化。

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