一种模型预测控制器的人机交互式维护系统及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种模型预测控制器的人机交互式维护系统及设备，所述维护系统包括：匹配判断模块，用于判断当前运行的预测模型与过程系统是否匹配；入库模块，用于将历史预测模型保存至模型库；以及将历史控制器参数保存至参数库；模型拟合模块，用于对模型库中的历史预测模型进行拟合，得到待选预测模型；模型辨识模块，用于基于操作员输入的辨识数据范围进行模型辨识，生成测试模型；测试模块，用于获取与测试模型适配的测试参数；以及进行开环模拟计算，得到开环输出，并基于操作员的选定操作，将对应的测试模型和测试参数，作为与过程系统匹配的预测模型和控制器参数。本发明专利技术的系统能够与操作员形成深度交互，获得更优的模型预测控制器。制器。制器。

【技术实现步骤摘要】
一种模型预测控制器的人机交互式维护系统及设备


[0001]本专利技术涉及过程工业的预测控制
，尤其涉及一种模型预测控制器的人机交互式维护系统及设备。

技术介绍

[0002]模型预测控制是一种基于预测模型，根据系统当前的状态和参数，计算得到未来一段时间内最优的控制手段的控制方法，也即，它的当前控制动作是在每一个采样瞬间通过求解一个有限时域开环最优控制问题而获得的。与传统的PID控制相比，模型预测控制不仅适用于多耦合、大时滞等难控的被控对象，而且可以对工艺条件和经济指标等约束建模，配合优化技术完成控制任务，因而在过程工业中具有广泛的应用前景。然而，在实际生产中，伴随着生产目标改变、生产原料配比改变、设备老化、催化剂活性不足等多种波动因素，过程系统的负荷和工况会持续发生变化。一方面，过程系统的动态特性变化容易导致预测模型的失配；另一方面，考虑模型预测控制器的稳定性和控制效果优良程度，过程系统的工况改变时，通常需要模型预测控制器的参数方案也进行相应的调整。因此，过程系统的负荷和工况发生变化时，需要及时地维护模型预测控制器，调整其预测模型和控制器参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模型预测控制器的人机交互式维护系统，用于对过程系统的模型预测控制器进行维护，其特征在于，所述维护系统包括：匹配判断模块，用于获取过程系统的实时过程数据，获取模型预测控制器的控制器参数，并基于操作员预先设定的匹配指标，判断当前运行的预测模型与过程系统是否匹配；若是，生成入库信号；若否，生成报警信号；入库模块，用于在接收到入库信号时，将当前运行的预测模型作为历史预测模型保存至模型库，以及，将当前的预测模型对应的控制器参数作为历史控制器参数保存至参数库；模型拟合模块，用于在接收到操作员的模型拟合请求时，基于操作员输入的拟合数据范围，对模型库中的历史预测模型进行拟合，得到在拟合数据范围上的拟合度符合要求的至少一个历史预测模型，作为待选预测模型；以及，基于操作员对某一待选预测模型的选定操作，将该待选预测模型作为与过程系统匹配的预测模型输出，或者作为测试模型输出；模型辨识模块，用于在接收到操作员的模型辨识请求时，基于操作员输入的辨识数据范围进行模型辨识，生成测试模型；测试模块，用于基于所述测试模型，获取与所述测试模型适配的测试参数；以及，基于测试模型和测试参数，根据操作员输入的测试数据范围和测试参数修改操作进行开环模拟计算，得到开环输出，并基于操作员对所述开环输出的选定操作，将该开环输出对应的测试模型和测试参数，作为与过程系统匹配的预测模型和控制器参数。2.根据权利要求1所述的维护系统，其特征在于，在匹配判断模块中，所述控制器参数包括：被控变量的设定值；所述实时过程数据包括：被控变量的测量值、操作变量的测量值；所述匹配指标包括：窗口长度h、标准差阈值s_thrd、延迟报警时长t1、延迟入库时长t2；且h<t1，h<t2，t1、t2均为h的整数倍；所述窗口长度h表示每次被用于判断当前运行的预测模型与过程系统是否匹配的被控变量的测量值的时间长度；所述标准差阈值s_thrd表示容许被控变量的测量值波动的范围指标；延迟报警时长t1表示允许被控变量的测量值的波动超出标准差阈值s_thrd而不报警的时长；延迟入库时长t2表示允许被控变量的测量值在标准差阈值s_thrd内波动而不入库的时长。3.根据权利要求2所述的维护系统，其特征在于，在匹配判断模块中，所述基于操作员预先设定的匹配指标，根据所述实时过程数据判断当前运行的预测模型是否匹配，包括：基于过程系统的实时过程数据，获取被控变量在每个窗口长度h上的测量值；根据公式(1)计算第t时刻的第i个被控变量的测量值pv(i,t)与设定值sp(i,t)的偏差e(i,t)，i为正整数；基于e(i,t)，根据公式(2)计算第t时刻的第i个被控变量在窗口长度h内的标准差s(i,t)；判断在t时刻前推的连续的t1时长内，s(i,t)、s(i,t
‑
h)、s(i,t
‑
2h)、
……
、s(i,t
‑
t1)的值是否均不在标准差阈值s_thrd内；若是，则判定当前的预测模型与过程系统不匹配；判断在t时刻前推的连续的t2时长内，s(i,t)、s(i,t
‑
h)、s(i,t
‑
2h)、
……
、s(i,t
‑
t2)的值是否均在标准差阈值s_thrd内；若是，则判定当前的预测模型与过程系统匹配；
所述公式(1)为：e(i,t)＝pv(i,t)
‑
sp(i,t)
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(1)公式(1)中，pv(i,t)表示第t时刻的第i个被控变量的测量值，sp(i,t)表示第t时刻的第i个被控变量的设定值；所述公式(2)为：公式(2)中，e(i,t
‑
j)表示第t
‑
j时刻的第i个被控变量的测量值与设定值的偏差。4.根据权利要求1所述的维护系统，其特征在于，所述预测模型包括模型参数；当所述模型为二阶模型时，所述模型参数包括：增益、时间常数一、时间常数二、时滞、积分标志位。5.根据权利要求4所述的维护系统，其特征在于，在模型拟合模块中，所述拟合数据范围包括：目标预测模型的模型参数的第一数值范围、用于拟合的第一历史过程数据；所述对模型库中的历史预测模型进行拟合，得到在拟合数据范围上的拟合度符合要求的至少一个历史预测模型，包括：基于第一数值范围对模型库中的历史预测模型进行预选，将模型参数落在第一数值范围内的历史预测模型作为初始预测模型；基于初始预测模型和所述初始预测模型对应的控制器参数，构建拟合模型预测控制器，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家栋，刘磊，冯凯，赵克凡，
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：