一种动态矩阵控制的前馈计算方法及装置制造方法及图纸

本申请所述的动态矩阵控制的前馈计算方法及装置，由于MV历史值中不包含前馈通道产生的第二MV增量值的累加和，因此，本申请中前馈通道产生的第二增量值不参与当前控制周期内的PV预测输出值的计算；另外，在本申请中，由于前馈信号的计算通道为实时运行的，因此，可以及时响应前馈信号的变化，通过本申请可以适用于主回路对象时间常数大，而前馈回路对象时间常数小的应用场合，从而实现更高品质的控制，有利于被控对象的高精度控制。

A feedforward calculation method and device of dynamic matrix control

【技术实现步骤摘要】
一种动态矩阵控制的前馈计算方法及装置
本申请属于工业控制算法技术，应用于工业控制
，尤其涉及一种动态矩阵控制的前馈计算方法及装置。
技术介绍
DMC(dynamicmatrixcontrol，动态矩阵控制)，又称为动态矩阵预测控制，是一种采用矩阵表达被控对象模型信息，并通过矩阵运算计算控制增量的模型预测控制算法，工业上以动态矩阵控制算法为主体的实时控制器称为动态矩阵控制器，即DMC控制器。目前，由于模型预测控制因其算法的数学描述清晰完整，可以很好的解决耦合、大惯性、强干扰等控制难题，已经大量应用于石化、化工、航空航天等领域，其中，动态矩阵控制参数易于整定，鲁棒性好，是模型预测控制算法成为主流的原因之一。但是，在工业控制过程中仍存在能对生产装置的实时值造成扰动的前馈信号，因此，如何克服这种扰动，已成为目前亟待解决的问题。为了克服各种干扰量对生产装置的实时值造成的扰动，DMC控制器在每个控制周期都会根据PV(processvalue，生产装置的实时值)、MV(manipulatedvariable，生产装置的操作变量)、前馈信号的历史值及控制矩阵计算出新的MV增量值，从而根据当前MV实时值和MV增量值计算出新的MV实时值，被控对象根据MV实时值进行实时控制。如图1所示，为现有技术中常规DMC控制器计算MV实时值的结构图：首先按设定控制周期MV实时值经存档后产生MV历史值，前馈信号实时值经存档后产生前馈信号历史值；然后，MV历史值通过主回路对象模型计算出PV预测输出1，前馈信号历史值通过前馈对象模型可以计算出PV预测输出2，之后，根据PV预测输出1和PV预测输出2计算PV总预测输出；之后，将PV总预测输出、参考轨迹和反馈校正输入DMC控制器计算，得到MV增量1；最终，根据当前MV实时值和MV增量值计算出新的MV实时值。上述DMC控制器一般采用固定周期进行计算，因此，就需要要求前馈回路与主回路采用相同的控制周期，由于前馈回路与主回路采用相同的控制周期，若前馈信号发生变化而控制周期未达到时，DMC控制器将不能及时对前馈信号的变化进行响应，因此，对于主回路对象时间常数大，而前馈回路对象时间常数小的应用场合，若控制周期太短，则不利于主回路控制稳定性，若控制周期长，则前馈回路无法有效表达，从而无法实现更高品质的控制。
技术实现思路
本申请提供了一种动态矩阵控制的前馈计算方法及装置，目的在于解决对于主回路对象时间常数大，而前馈回路对象时间常数小的应用场合，若控制周期太短，则不利于主回路控制稳定性，若控制周期长，则前馈回路无法有效表达，从而无法实现更高品质的控制的问题。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：一种动态矩阵控制的前馈计算方法，包括：按设定控制周期获取动态矩阵控制参数，所述动态矩阵控制参数包括MV历史值、PV实时值、前馈信号和PV上一个控制周期的预测输出值，所述MV历史值中不包含前馈通道产生的第二MV增量值的累加和；根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值；依据预设参考轨迹，将当前控制周期内的所述PV预测输出值和所述反馈校正值作为输入，计算得到第一MV增量值；所述前馈通道实时运行，将前馈信号增量作为输入计算所述前馈通道产生的第二MV增量值；将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象。优选的，所述根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值，具体为：将所述MV历史值作为输入值，根据主回路对象模型计算当前控制周期内的所述PV预测输出值；根据所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值进行计算，得到当前控制周期内的所述反馈校正值。优选的，所述根据所述PV实时值和所述PV预测输出历史值进行计算，得到当前控制周期内的所述反馈校正值，具体为：将所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值作为输入，通过第一预设计算公式计算得到当前控制周期内的所述反馈校正值，所述第一预设计算公式为：△K＝K1-K2，其中，△K为当前控制周期内的所述反馈校正值，K1为PV实时值，K2为PV上一个控制周期的预测输出值。优选的，所述将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象，具体为：将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，通过第二预设计算公式计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象，所述第二预设计算公式为：M实时＝M增量1+M增量2+M实时，其中，M实时为当前控制周期内的MV实时值，M增量1为第一MV增量值，M增量2为第二MV增量值。优选的，还包括：对所述当前MV实时值进行存档，得到所述MV历史值，具体为：获取当前控制周期内的所述当前MV实时值；计算当前控制周期内所述第二MV增量值的累加和；根据所述当前MV实时值和所述第二MV增量值的累加和进行计算，得到所述MV历史值并存档。一种动态矩阵控制的前馈计算装置，包括：第一处理单元，用于按设定控制周期获取动态矩阵控制参数，所述动态矩阵控制参数包括MV历史值、PV实时值、前馈信号和PV上一个控制周期的预测输出值，所述MV历史值中不包含前馈通道产生的第二MV增量值的累加和；第二处理单元，用于根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值；第三处理单元，用于依据预设参考轨迹，将当前控制周期内的所述PV预测输出值和所述反馈校正值作为输入，计算得到第一MV增量值；第四处理单元，用于所述前馈通道实时运行，将前馈信号增量作为输入计算所述前馈通道产生的第二MV增量值；第五处理单元，用于将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象。优选的，所述第二处理单元具体用于：将所述MV历史值作为输入值，根据主回路对象模型计算当前控制周期内的所述PV预测输出值；根据所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值进行计算，得到当前控制周期内的所述反馈校正值。优选的，所述第二处理单元具体还用于：将所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值作为输入，通过第一预设计算公式计算得到当前控制周期内的所述反馈校正值，所述第一预设计算公式为：△K＝K1-K2，其中，△K为当前控制周期内的所述反馈校正值，K1为PV实时值，K2为PV上一个控制周期的预测输出值。优选的，所述第五处理单元具体用于：将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV当前值作为输入，通过第二预设计算公式计算当前控制周期内的新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态矩阵控制的前馈计算方法，其特征在于，包括：/n按设定控制周期获取动态矩阵控制参数，所述动态矩阵控制参数包括MV历史值、PV实时值、前馈信号和PV上一个控制周期的预测输出值，所述MV历史值中不包含前馈通道产生的第二MV增量值的累加和；/n根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值；/n依据预设参考轨迹，将当前控制周期内的所述PV预测输出值和所述反馈校正值作为输入，计算得到第一MV增量值；/n所述前馈通道实时运行，将前馈信号增量作为输入计算所述前馈通道产生的第二MV增量值；/n将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态矩阵控制的前馈计算方法，其特征在于，包括：
按设定控制周期获取动态矩阵控制参数，所述动态矩阵控制参数包括MV历史值、PV实时值、前馈信号和PV上一个控制周期的预测输出值，所述MV历史值中不包含前馈通道产生的第二MV增量值的累加和；
根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值；
依据预设参考轨迹，将当前控制周期内的所述PV预测输出值和所述反馈校正值作为输入，计算得到第一MV增量值；
所述前馈通道实时运行，将前馈信号增量作为输入计算所述前馈通道产生的第二MV增量值；
将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述MV历史值、所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值计算当前控制周期内的PV预测输出值和反馈校正值，具体为：
将所述MV历史值作为输入值，根据主回路对象模型计算当前控制周期内的所述PV预测输出值；
根据所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值进行计算，得到当前控制周期内的所述反馈校正值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述PV实时值和所述PV预测输出历史值进行计算，得到当前控制周期内的所述反馈校正值，具体为：
将所述PV实时值和所述PV上一个控制周期的预测输出值作为输入，通过第一预设计算公式计算得到当前控制周期内的所述反馈校正值，所述第一预设计算公式为：△K＝K1-K2，其中，△K为当前控制周期内的所述反馈校正值，K1为PV实时值，K2为PV上一个控制周期的预测输出值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象，具体为：
将所述第一MV增量值、所述第二MV增量值和所述当前MV实时值作为输入，通过第二预设计算公式计算当前控制周期内的新的MV实时值，以控制被控对象，所述第二预设计算公式为：M实时＝M增量1+M增量2+M实时，其中，M实时为当前控制周期内的MV实时值，M增量1为第一MV增量值，M增量2为第二MV增量值。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对所述当前MV实时值进行存档，得到所述MV历史值，具体为：
获取当前控制周期内的所述当前MV实时值；
计算当前控制周期内所述第二MV增量值的累加和；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双刚，马越峰，韩斌，刘金刚，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33