Проверить контроллер ПДК на наличие конструктивных ошибок и проблем устойчивости во время выполнения
review( проверяет потенциальные проблемы конструкции в контроллере прогнозирования модели, mpcobj)mpcobjи создает отчет о тестировании. Отчет о тестировании предоставляет информацию о каждом тесте, выделяет предупреждения о тестах и сбоях и предлагает возможные решения. Для получения дополнительной информации о тестах, выполненных review см. раздел Алгоритмы.
Определите модель завода и создайте контроллер MPC.
plant = tf(1, [10 1]); Ts = 2; MPCobj = mpc(plant,Ts);
-->The "PredictionHorizon" property of "mpc" object is empty. Trying PredictionHorizon = 10. -->The "ControlHorizon" property of the "mpc" object is empty. Assuming 2. -->The "Weights.ManipulatedVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.00000. -->The "Weights.ManipulatedVariablesRate" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.10000. -->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.
Установите жесткие верхние и нижние границы для управляемой переменной и ее скорости изменения.
MV = MPCobj.MV; MV.Min = -2; MV.Max = 2; MV.RateMin = -4; MV.RateMax = 4; MPCobj.MV = MV;
Проверьте конструкцию контроллера. Функция проверки создает и открывает отчет в окне веб-браузера.
review(MPCobj)
-->Converting the "Model.Plant" property of "mpc" object to state-space. -->Converting model to discrete time. -->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise. -->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel.
review помечает потенциальный конфликт ограничений, который может привести к использованию этого контроллера для управления реальным процессом. Чтобы просмотреть сведения о предупреждении, щелкните Жесткие ограничения среднего напряжения (Hard MV Constraints).
Определите модель завода и создайте контроллер MPC.
plant = rss(3,1,1); plant.D = 0; Ts = 0.1; MPCobj = mpc(plant,Ts);
-->The "PredictionHorizon" property of "mpc" object is empty. Trying PredictionHorizon = 10. -->The "ControlHorizon" property of the "mpc" object is empty. Assuming 2. -->The "Weights.ManipulatedVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.00000. -->The "Weights.ManipulatedVariablesRate" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.10000. -->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.
Укажите ограничения для контроллера.
MV = MPCobj.MV; MV.Min = -2; MV.Max = 2; MV.RateMin = -4; MV.RateMax = 4; MPCobj.MV = MV;
Проверьте конструкцию контроллера и подавьте отчет о тестировании.
results = review(MPCobj)
-->Converting model to discrete time. -->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise. -->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel.
results = struct with fields:
ObjectCreation: 1
HessianMatrix: 1
InternalStability: 1
NominalStability: 1
SteadyState: 1
HardMVConstraints: 0
HardOtherConstraints: 1
SoftConstraints: 1
Все тесты прошли, за исключением теста жестких ограничений СН, в результате которого было выдано предупреждение.
Создание и анализ конструкций прогнозирующих контроллеров модели с планированием усиления для двух рабочих условий установки.
Определите параметры модели.
M1 = 1; M2 = 5; k1 = 1; k2 = 0.1; b1 = 0.3; b2 = 0.8; yeq1 = 10; yeq2 = -10;
Создайте модели завода для каждого из двух условий эксплуатации.
A1 = [0 1; -k1/M1 -b1/M1]; B1 = [0 0; -1/M1 k1*yeq1/M1]; C1 = [1 0]; D1 = [0 0]; sys1 = ss(A1,B1,C1,D1); sys1 = setmpcsignals(sys1,'MV',1,'MD',2); A2 = [0 1; -(k1+k2)/(M1+M2) -(b1+b2)/(M1+M2)]; B2 = [0 0; -1/(M1+M2) (k1*yeq1+k2*yeq2)/(M1+M2)]; C2 = [1 0]; D2 = [0 0]; sys2 = ss(A2,B2,C2,D2); sys2 = setmpcsignals(sys2,'MV',1,'MD',2);
Разработать контроллер MPC для каждого рабочего состояния.
Ts = 0.2; p = 6; m = 2; MPC1 = mpc(sys1,Ts,p,m);
-->The "Weights.ManipulatedVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.00000. -->The "Weights.ManipulatedVariablesRate" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.10000. -->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.
MPC2 = mpc(sys2,Ts,p,m);
-->The "Weights.ManipulatedVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.00000. -->The "Weights.ManipulatedVariablesRate" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.10000. -->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.
controllers = {MPC1,MPC2};Просмотрите конструкции контроллера и сохраните структуры результатов тестирования.
for i = 1:2 results(i) = review(controllers{i}); end
-->Converting model to discrete time. -->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise. -->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel. -->Converting model to discrete time. -->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise. -->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel.
Можно также просмотреть конструкцию контроллера в приложении MPC Designer. На вкладке Настройка в разделе Анализ щелкните Просмотр конструкции.
Тестирование конструкции контроллера с использованием таких методов, как моделирование, с review не удается обнаружить все возможные факторы производительности.
Команда review выполняет следующие тесты.
| Тест | Описание |
|---|---|
| Создание объекта MPC | Проверьте, генерируют ли спецификации контроллера действительный контроллер MPC. Если контроллер недействителен, дополнительные тесты не выполняются. |
| Срок действия матрицы QP Hessian | Проверьте, имеет ли проблема квадратного программирования MPC (QP) для контроллера уникальное решение. Необходимо выбрать параметры функции затрат (веса штрафов) и горизонты таким образом, чтобы матрица Гессена QP была положительной. |
| Внутренняя стабильность с замкнутым контуром | Извлеките A матрицу из реализации состояния-пространства неограниченного контроллера, а затем вычисляют его собственные значения. Если абсолютное значение каждого собственного значения меньше или равно 1 и завод стабилен, то ваша система обратной связи внутри стабильна. |
| Номинальная стабильность по замкнутому контуру | Извлеките A матрицу из дискретно-временной реализации состояния-пространства замкнутой системы; то есть установка и контроллер соединены в конфигурации обратной связи. Затем вычислите собственные значения A. Если абсолютное значение каждого собственного значения меньше или равно 1, то номинальная (неограниченная) система стабильна. |
| Переходы в установившемся состоянии с замкнутым контуром | Проверьте, не приводит ли контроллер все управляемые выходные переменные к их целям в устойчивом состоянии при отсутствии ограничений. |
| Жесткие ограничения среднего напряжения | Проверьте, есть ли у контроллера жесткие ограничения как на управляемую переменную, так и на скорость ее изменения, и, если да, могут ли эти ограничения конфликтовать во время выполнения. |
| Другие жесткие ограничения | Проверьте, имеет ли контроллер жесткие ограничения на выход или жесткие смешанные ограничения на вход/выход, и если да, то могут ли эти ограничения стать невозможными для удовлетворения во время выполнения. |
| Мягкие ограничения | Проверьте, имеет ли контроллер надлежащий баланс жестких и мягких ограничений, оценив параметры ECR ограничения. |
| Размер памяти для данных MPC | Оцените размер памяти, необходимый контроллеру во время выполнения. |
review автоматизирует определенные тесты, которые можно выполнить в командной строке.