Запланированная модель прогнозирующего управления переключается между заранее определенным набором контроллеров MPC скоординированным образом для управления нелинейной установкой в широком диапазоне рабочих условий. Используйте этот подход, если рабочие характеристики установки меняются предсказуемым образом, а изменение таково, что единая модель прогнозирования не может обеспечить адекватную производительность контроллера. Этот подход сравним с использованием планирования усиления в обычном управлении с обратной связью.
Для повышения эффективности неактивные контроллеры не вычисляют оптимальные перемещения управления. Однако для обеспечения безударной передачи между контроллерами неактивные контроллеры продолжают выполнять оценку состояния. Безударный перенос предотвращает внезапные изменения манипулируемых переменных, когда происходит переключение контроллера.
Можно проектировать и моделировать MPC-контроллеры как в Simulink ®, так и в командной строке. Блоки «Несколько контроллеров MPC» и «Несколько явных контроллеров MPC» позволяют переключаться между определенным набором контроллеров MPC в Simulink. Моделирование командной строки можно выполнять с помощью mpcmoveMultiple команда. Однако mpcmoveMultiple не поддерживает явные контроллеры MPC.
Чтобы реализовать MPC с запланированным усилением, сначала создайте традиционный контроллер прогнозирования модели для каждой рабочей точки, а затем создайте сигнал планирования, который переключает контроллеры во время выполнения.
Определите и настройте номинальный контроллер MPC для наиболее вероятных (или средних) рабочих условий. Дополнительные сведения см. в разделе Проектирование MPC.
Используйте моделирование для определения рабочего состояния, при котором номинальный контроллер теряет надежность. Дополнительные сведения см. в разделе Моделирование.
Определите измерение (или комбинацию измерений), указывающее, когда следует заменить номинальный контроллер.
Определите модель прогнозирования установки для новых условий эксплуатации. Его входные и выходные переменные должны быть такими же, как в номинальном случае.
Определите новый контроллер MPC на основе новой модели прогнозирования. Используйте номинальные настройки контроллера в качестве начальной точки, а также при необходимости проверьте и перенастройте настройки контроллера.
Если двух контроллеров недостаточно для обеспечения надежности в полном рабочем диапазоне, рассмотрите возможность разделения диапазона на меньшие области и добавления дополнительных контроллеров. Кроме того, можно использовать адаптивный контроллер MPC, который имеет меньший объем памяти. Дополнительные сведения см. в разделе Адаптивное проектирование MPC.
(необязательно) Рекомендуется создать явный контроллер MPC для каждого традиционного контроллера MPC. Явные контроллеры MPC требуют меньшего количества вычислений времени выполнения, чем традиционные (неявные) контроллеры прогнозирования моделей, и поэтому полезны для приложений, которым требуется небольшое время выборки. Дополнительные сведения см. в разделе Явный MPC.
В модели Simulink настройте блок «Несколько контроллеров MPC» или «Несколько явных контроллеров MPC» и укажите критерий переключения.
Для проверки надежности и бесшумного переключения протестируйте контроллеры в полном рабочем диапазоне с помощью моделирования с замкнутым контуром.
На практике рекомендуется разрешить период прогрева, в течение которого установка работает под ручным управлением, в то время как контроллер инициализирует свои оценки состояния. Эта инициализация обычно требует 10-20 контрольных интервалов. Разогрев особенно важен для нескольких контроллеров MPC и нескольких явных контроллеров MPC. Без адекватного периода прогрева переключение между контроллерами может вызвать внезапные изменения в манипулируемых переменных. Включение контроллеров, когда установка работает вдали от любой из запланированных рабочих точек усиления, также может вызвать внезапные изменения переменных.
Если используется пользовательская оценка состояния, все контроллеры MPC с планированием усиления должны иметь одно и то же измерение состояния. Это требование накладывает неявные ограничения на модели установок и возмущений.