سمینار برق کنترل کننده پیش بین خطی بر پایه مدل MPC

سمینار برق کنترل کننده پیش بین خطی بر پایه مدل MPC



چکیده: 

در این تحقیق کنترل کننده پیش بین بر پایه مدل Model Based Predictive Control به منظور کنترل سیستم های خطی مورد بررسی قرار گرفته است.Model Based Predictive Control از دسته روش های کنترل پیشرفته ای می باشد که امروزه به طور گسترده در صنایع فرایند مورد استفاده قرار گرفته است. اگرچه این روش تقریبا برای هر نوع مساله ای مناسب می باشد، اما توانایی این روش در برخورد با مسائل زیر آشکارتر می گردد: مسائلی که در آن تعداد ورودی های کنترل و حالت های سیستم زیاد است. مسائلی که در آن ورودی های کنترل و حالت های سیستم دارای قیودی هستند. مسائلی که در آن اهداف کنترل تغییر پیدا می کند و یا تجهیزات کنترل مانند سنسورها و محرک ها بنابه دلایلی از بین می روند. مسائلی که در آن با سیستم های تاخیردار مواجه ایم.اساس این روش بر حل یک مساله کنترل بهینه در هر فاصله نمونه برداری استوار است. بدین شکل که ابتدا با استفاده از یک مدل پیش بینی، خروجیهای آینده را برای یک افق محدود پیش بینی می کند و با استفاده از کمینه سازی یک تابع معیار، ورودی های آینده را بر روی افق پیش بینی بدست می آورد و تنها عنصر اول از این سری را به عنوان ورودی به سیستم اعمال می کند. 

مقدمه: 

دو روش توسعه یافته برای محاسبه قانون فیدبک حالت غیر خطی برای سیستم های خطی که دارای قیود حالت و کنترل می باشند عبارتند از: روش کنترل پیش بین و روش برنامه ریزی پویا 

در این تحقیق به بررسی روش کنترل پیش بین می پردازیم.MPC یا کنترل پیش بین مدل پایه روشی است برای کنترل سیستم های در حضور قید.MPC یا روش کنترل افق کاهنده امروزه بصورت روشی استاندارد در حل مسائل کنترل چند متغیره در حضور قیود پیچیده در آمده است. این روش ابتدا با استفاده از یک مدل از سیستم رفتار آینده آن را پیش بینی کرده  و سپس یک شاخص عملکرد مربعی را بر پایه پیش بینی انجام شده کمینه می نماید. اگر بخواهیم موقعیت یا حرکت یک اتومبیل را کنترل کنیم MPC با نگاه کردن به جاده از شیشه جلوی اتومبیل معادل است در حالیکه کنترل کلاسیک تنها اجازه نگاه کردن به شیشه عقب اتومبیل را می دهد و درواقع فرامین کنترلی براساس خطاهای گذشته صادر می گردد. مزیت های استفاده از کنترل پیش بین: در زیر مزایای استفاده از MPC و دلایل موفقیت آن در صنعت به طور خلاصه عنوان شده است. 

MPC در مسائله کنترل سیستم ها چند متغیره قابل بکارگیری است.

MPC اجازه کار در نزدیکی قیود را می دهد یعنی کنرلرهای بر پایه MPC را می توان نزدیک به مرزهای قیود برای ایجاد عملکرد بهتر نسبت به سایر روش های قدیمی بکار برد.

MPC در سیستم های غیر مینیمم فاز و پروسه های ناپایدار قابل بکارگیری است.

MPC روشی ساده را برای محاسبه پارامترها ارائه می دهد.

MPC در تغییرات ساختاری سیستم قابل بکارگیری می باشد.

اصول کلی حاکم بر کنترل پیش بین: 

همانطور که قبلاً ذکر شد کلیه روش های کنترل پیش بین دارای اجزای مشترکی بشکل زیر می باشند:

مدل پیش بینی برای پیش بینی خروجیهای آینده سیستم

تابع معیار که با مینیمم سازی آن روی افق محدود، ورودی های کنترل بهینه آینده را می توان محاسبه کرد.