Luận văn Điều khiển nhiệt Độ hơi bão hòa trong nhà máy nhiệt Điện sử dụng phương pháp Điều khiển dự báo mpc trên nền loogic mờ

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục đầu ra dự báo của mô hình vector tham số vector đầu vào vector hồi quy veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khi

LUAN VAN THAC SI KHOA HỌC

DIEU KHIEN NHIET DO HOI BAO HOA TRONG NHA

MAY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIÊU

KHIEN DU BAO (MPC) TREN NEN LOGIC MO

NGÀNH: MẠNG VA Ii THONG DIN

NGUYEN DUC PHONG

Người hưởng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN XUÂN MINH

HÀ NỘI 2009

liệu, kết quả nêu trong bài luận văn là trung thực và chưa dược công bố trong

bắt kỳ công trình khoa học nào

'Tác giả luận văn

NGUYỄN ĐỨC PHONG

MỤC LỤC

CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA ĐIÊU KHIỂN DỰ BẢO TỰA MÔ

HÌNH

1.1 TÔNG QUAN

1.2 CẮU TRÚC VÀ CÁC THÀNH PHÁN CỦA MPC Keessssresaaesaaese TT

1.3 LUC ROTH ẬT TOÁN CỦA BỘ ĐIẾU KHIÊN DỰ BẢO THEO MÔ HÌNH 15

3.3.1 Xây dụng mô hình mà dấu báo cho hệ phi tuần 18

3.3.2 Câu trúc của hệ mử dự báo cho dối trựng phí HyỄN, co ID

2.2.3 Lira chon thanh phần vector hồi gu - - - wi BO

2.2.4 Tinh todn, chi dink cde thông số cho mà hình mờ - 2 334.1 Bình phương cực tiễu mỗ ⁄Batch least Squares) - 22

2.2.4.2 Rink phương cục tiểu hồi quy (Recursive least Squares} - 25

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

đường dây trễ của đầu ra

số đầu vào của quá trình

sÖ dâu ra của quả trình

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

MODAU

Phương pháp điều khiển dự báo ra đời cách day khoảng hai thập kỷ và đã

có nhiều img dung thành công trong công nghiệp Hiện nay, điêu khiển dự

bảo là chiến lược điều khiển dược sử dụng phổ biến nhất trong vide diều

khiển quá trình Bộ điều khiển dự báo dung một mô hình để đoán trước dap

ứng Lương lai của đổi Lượng điều khiển Lại các thời điểm rời rạc trong phạm vi

đự báo nhất dịnh Dựa vào đáp ứng dự báo này, một thuật toán tối wu hoa

được sử dụng dễ tĩnh toán chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai trong phạm vỉ

điều khiển sao cho sai lệch piữa đáp ừng dự báo bởi mô hình và tin hiệu

chuẩn cho trước là tối thiểu

Phương pháp điều khiển dự báo là phương pháp tổng quát thiết kế bộ điều

khiển trong miễn thời gian có thể án dụng cha hệ tuyến tính cũng như hệ phi

tuyến tuy nhiền trong thực tê, việc áp dụng chiến lược điều khiển dự báo cho

hệ phi tuyến gặp nhiều khó khăn

-_ Thứ nhất lá phải xây dựng một mô hình để du bao chính xác trạng thái

của quá trình cần điều khiển trong phạm vi dự báo Đối với hệ phi

tuyến, việc xây đựng được một mô hình loan hoc chính xác là một bài

toán khó vì đặc tính phi tuyến rất đa dang

~_ Thứ hai là phải giải một bài toán tối ưu phi tuyến để tính toán chuỗi tín

hiệu diều khiển trong phạm vi điều khiển, thường lá bài toán tối ưu

không lôi có nhiều cực trị cục bộ Tất cả các bài toán tôi ưu hoá phi

tuyến đều là thuật toán lặp đôi hỏi số lượng phép tỉnh rất lớn, điều này lam han chế khả năng ap dụng chiến lược diều khiển dự báo vào các hệ

thống tốc độ cao

Các nghiên cửu thiết kế bộ diễu khiển dự báo cho hệ phi tuyển hiện nay chủ yếu tập trung vào việc giải quyết hai khó khăn vừa nêu trên

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

4.2 PHAT BIÊU BÀI TOÁN AIEI! KHTEN 72

4.3 XAY DUNG CAU TREC HE THONG BIEU KHTEN 77

4.4, THIET KE LU AT DIEU KHIEN TREN CO SG MPC VA MO PHONG KIEM CHUNG

TREN NEN MATLAB-SIMULINK

4.4.1 Thủ thập dữ liệu 79

443 Xây đựng mô bình mờ đự báo cho đổi tượng “Hơi quÁ nhiệt” 80

4.4.2.1 Xác định các phần từ hồi qaợ thích hợp t2 - 81

4.4.2.3 Xác định các tham số thích hẹp cho mô hình mờ !) 82

4.4.2.4, Thực thí thuật toán xây dựng mô hình mờ dự ĐÁo -„83

DANH MUC HINH VE

H 1.1: Hé thing diéu khién sé

H 1.2: Cae thanh phan cơ bản của bệ điều khiến dự báo

H1.3: Dự báa tín hiệu điều khiển với khoảng dự báo Nu

TH 1.4 Dự báo tín hiệu ra với tầm dự bảo Ny

Hình 1.5 Lưu đề thudt todn MPC

Hình 2.1 Tìm kiêm tuần tự dé chon thanh phan héi quy

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thông điều khiên dự bảo

Hinh 3.2 Quỹ dạo quy chiến

Tình 3.3 Đáp ứng xung

Hình 3.4 Dáp ứng bước nhà

Hinh 3.5 Banh xe quay Roulette,

Hình 3.6 Sơ đồ thực thị giải thuật di truyền

Tình 3.7 Sơ đỗ mình hoa nguyên lý của thuật toán Branch and Bound 47

Minh 41 Téng quan chủ trình chính của hơi và nước nhà mắp nhiệt điện Phả

Tinh 4.3 Hệ thẳng nước tuần hoàn hình chữ U trong bình ngưng

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

đường dây trễ của đầu ra

số đầu vào của quá trình

sÖ dâu ra của quả trình

4.2 PHAT BIÊU BÀI TOÁN AIEI! KHTEN 72

4.3 XAY DUNG CAU TREC HE THONG BIEU KHTEN 77

4.4, THIET KE LU AT DIEU KHIEN TREN CO SG MPC VA MO PHONG KIEM CHUNG

TREN NEN MATLAB-SIMULINK

4.4.1 Thủ thập dữ liệu 79

443 Xây đựng mô bình mờ đự báo cho đổi tượng “Hơi quÁ nhiệt” 80

4.4.2.1 Xác định các phần từ hồi qaợ thích hợp t2 - 81

4.4.2.3 Xác định các tham số thích hẹp cho mô hình mờ !) 82

4.4.2.4, Thực thí thuật toán xây dựng mô hình mờ dự ĐÁo -„83

đường dây trễ của đầu ra

số đầu vào của quá trình

sÖ dâu ra của quả trình

4.2 PHAT BIÊU BÀI TOÁN AIEI! KHTEN 72

4.3 XAY DUNG CAU TREC HE THONG BIEU KHTEN 77

4.4, THIET KE LU AT DIEU KHIEN TREN CO SG MPC VA MO PHONG KIEM CHUNG

TREN NEN MATLAB-SIMULINK

4.4.1 Thủ thập dữ liệu 79

443 Xây đựng mô bình mờ đự báo cho đổi tượng “Hơi quÁ nhiệt” 80

4.4.2.1 Xác định các phần từ hồi qaợ thích hợp t2 - 81

4.4.2.3 Xác định các tham số thích hẹp cho mô hình mờ !) 82

4.4.2.4, Thực thí thuật toán xây dựng mô hình mờ dự ĐÁo -„83

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

DANH MUC CAC BANG

Bang 4.1 Dac tinh kf thugs cita lò hơi ở phụ tải cực dại và dịnh mức 59 Bang 4.2 Dde tinh kif thuật của than

Bảng 4.3 Dặc tính kỹ thuật của đầu

DANH MUC VIET

MPC Model Predictive Control

GPC General Predictive Controller

PID Proportional Differential Derivative

B&B, Branch and Pound

MIMO Multi Input Multi Cutput

FIS Fuzzy Inference System

TS, TSK Tagaki Sugeno Model

pes Distributed Contrel System

ty dầu vào thứ n của quả trình

iu đầu ra thứ m của mô hình, quá trình

DANH MUC HINH VE

H 1.1: Hé thing diéu khién sé

H 1.2: Cae thanh phan cơ bản của bệ điều khiến dự báo

H1.3: Dự báa tín hiệu điều khiển với khoảng dự báo Nu

TH 1.4 Dự báo tín hiệu ra với tầm dự bảo Ny

Hình 1.5 Lưu đề thudt todn MPC

Hình 2.1 Tìm kiêm tuần tự dé chon thanh phan héi quy

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thông điều khiên dự bảo

Hinh 3.2 Quỹ dạo quy chiến

Tình 3.3 Đáp ứng xung

Hình 3.4 Dáp ứng bước nhà

Hinh 3.5 Banh xe quay Roulette,

Hình 3.6 Sơ đồ thực thị giải thuật di truyền

Tình 3.7 Sơ đỗ mình hoa nguyên lý của thuật toán Branch and Bound 47

Minh 41 Téng quan chủ trình chính của hơi và nước nhà mắp nhiệt điện Phả

Tinh 4.3 Hệ thẳng nước tuần hoàn hình chữ U trong bình ngưng

DANH MUC HINH VE

H 1.1: Hé thing diéu khién sé

H 1.2: Cae thanh phan cơ bản của bệ điều khiến dự báo

H1.3: Dự báa tín hiệu điều khiển với khoảng dự báo Nu

TH 1.4 Dự báo tín hiệu ra với tầm dự bảo Ny

Hình 1.5 Lưu đề thudt todn MPC

Hình 2.1 Tìm kiêm tuần tự dé chon thanh phan héi quy

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thông điều khiên dự bảo

Hinh 3.2 Quỹ dạo quy chiến

Tình 3.3 Đáp ứng xung

Hình 3.4 Dáp ứng bước nhà

Hinh 3.5 Banh xe quay Roulette,

Hình 3.6 Sơ đồ thực thị giải thuật di truyền

Tình 3.7 Sơ đỗ mình hoa nguyên lý của thuật toán Branch and Bound 47

Minh 41 Téng quan chủ trình chính của hơi và nước nhà mắp nhiệt điện Phả

Tinh 4.3 Hệ thẳng nước tuần hoàn hình chữ U trong bình ngưng

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

DANH MUC HINH VE

H 1.1: Hé thing diéu khién sé

H 1.2: Cae thanh phan cơ bản của bệ điều khiến dự báo

H1.3: Dự báa tín hiệu điều khiển với khoảng dự báo Nu

TH 1.4 Dự báo tín hiệu ra với tầm dự bảo Ny

Hình 1.5 Lưu đề thudt todn MPC

Hình 2.1 Tìm kiêm tuần tự dé chon thanh phan héi quy

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thông điều khiên dự bảo

Hinh 3.2 Quỹ dạo quy chiến

Tình 3.3 Đáp ứng xung

Hình 3.4 Dáp ứng bước nhà

Hinh 3.5 Banh xe quay Roulette,

Hình 3.6 Sơ đồ thực thị giải thuật di truyền

Tình 3.7 Sơ đỗ mình hoa nguyên lý của thuật toán Branch and Bound 47

Minh 41 Téng quan chủ trình chính của hơi và nước nhà mắp nhiệt điện Phả

Tinh 4.3 Hệ thẳng nước tuần hoàn hình chữ U trong bình ngưng

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

4.2 PHAT BIÊU BÀI TOÁN AIEI! KHTEN 72

4.3 XAY DUNG CAU TREC HE THONG BIEU KHTEN 77

4.4, THIET KE LU AT DIEU KHIEN TREN CO SG MPC VA MO PHONG KIEM CHUNG

TREN NEN MATLAB-SIMULINK

4.4.1 Thủ thập dữ liệu 79

443 Xây đựng mô bình mờ đự báo cho đổi tượng “Hơi quÁ nhiệt” 80

4.4.2.1 Xác định các phần từ hồi qaợ thích hợp t2 - 81

4.4.2.3 Xác định các tham số thích hẹp cho mô hình mờ !) 82

4.4.2.4, Thực thí thuật toán xây dựng mô hình mờ dự ĐÁo -„83

DANH MUC CAC BANG

Bang 4.1 Dac tinh kf thugs cita lò hơi ở phụ tải cực dại và dịnh mức 59 Bang 4.2 Dde tinh kif thuật của than

Bảng 4.3 Dặc tính kỹ thuật của đầu

DANH MUC VIET

MPC Model Predictive Control

GPC General Predictive Controller

PID Proportional Differential Derivative

B&B, Branch and Pound

MIMO Multi Input Multi Cutput

FIS Fuzzy Inference System

TS, TSK Tagaki Sugeno Model

pes Distributed Contrel System

ty dầu vào thứ n của quả trình

iu đầu ra thứ m của mô hình, quá trình

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

THình 4.4 Chu tình gia nhiệt hạ áp

Hình 4.5 Chu trình gia nhiệt cao áp

THình 4.6 Mô phông lò hơi

Hình 4.7 Cẩu tạo buông đái

Linh 4.14 Tin hiệu nhiệt độ từ 3 cảm biến nhiệt được đưa vào 1 bệ xứ bs dau

ra được tin hiệu trung binh dwu vao bé diéu khién MPC

Linh 4.17 Mé hinh bộ điều khiển dụ báo dựa trên nền Logic mé

Hinh 4.18 Két qua thu thép dit ligu

Hinh 4.19 BG diéu khién B&B: lamda—0.1;Hp—10,NN—7

Tinh 4.20 Bộ diéu khién B&B: lamda=0.1;1p=20,NN:

Tình 421 Bộ điều khiển B&B: lamda—O.1-Hp—10.NN—7 occ

1iình 4.22 Bộ điều khiển B&B: lamda-0.1;Lp—20.NN

Tinh 4.23 B6 điều khiển B&B: lamda=0 1;IIp=10.NN:

Tình 4.24 Bộ diễu khiến B&-B: lamda—0.1;Hp—20.NN—?

Tình 4.25 Bộ điều khiển B&B: lamda=0 1.1Ip=!0NN=?

Hình 4.26 Bộ điều khién B&B: lamda=0.1;Hp=20,NN:

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

vector đầu vào của quả trình

vector đầu ra của quả trình đầu ra của quá trỉnh thục

đầu ra dự báo của mô hình

vector tham số

vector đầu vào

vector hồi quy

veetor tín hiệu đặt của quả trinh vector tin hiệu điều khiển dự báo trong toản bộ miễn điều

khiển

vector dầu ra dự báo của mô hình trong toàn bộ miền dự bảo

vector quỹ đạo tự đo phi tuyến trong toản miền dự báo

vector đầu ra dự báo cửa quả trình trong toàn bộ miền du báo vector tín hiệu dặt trong toàn bộ miễn dự báo

biến thời gian

phiém hàm mục tiêu hảm mục tiểu

vector tham số dự báo

ma trận đơn vị vocLor sái lệch sai lệch ở bước thứ k

vector gradient

xác quất đột biến

xác suất lai ghép

trọng số của phiém him mục Liêu

giới hạn điều khiển

DANH MUC HINH VE

H 1.1: Hé thing diéu khién sé

H 1.2: Cae thanh phan cơ bản của bệ điều khiến dự báo

H1.3: Dự báa tín hiệu điều khiển với khoảng dự báo Nu

TH 1.4 Dự báo tín hiệu ra với tầm dự bảo Ny

Hình 1.5 Lưu đề thudt todn MPC

Hình 2.1 Tìm kiêm tuần tự dé chon thanh phan héi quy

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thông điều khiên dự bảo

Hinh 3.2 Quỹ dạo quy chiến

Tình 3.3 Đáp ứng xung

Hình 3.4 Dáp ứng bước nhà

Hinh 3.5 Banh xe quay Roulette,

Hình 3.6 Sơ đồ thực thị giải thuật di truyền

Tình 3.7 Sơ đỗ mình hoa nguyên lý của thuật toán Branch and Bound 47

Minh 41 Téng quan chủ trình chính của hơi và nước nhà mắp nhiệt điện Phả

Tinh 4.3 Hệ thẳng nước tuần hoàn hình chữ U trong bình ngưng

MODAU

Phương pháp điều khiển dự báo ra đời cách day khoảng hai thập kỷ và đã

có nhiều img dung thành công trong công nghiệp Hiện nay, điêu khiển dự

bảo là chiến lược điều khiển dược sử dụng phổ biến nhất trong vide diều

khiển quá trình Bộ điều khiển dự báo dung một mô hình để đoán trước dap

ứng Lương lai của đổi Lượng điều khiển Lại các thời điểm rời rạc trong phạm vi

đự báo nhất dịnh Dựa vào đáp ứng dự báo này, một thuật toán tối wu hoa

được sử dụng dễ tĩnh toán chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai trong phạm vỉ

điều khiển sao cho sai lệch piữa đáp ừng dự báo bởi mô hình và tin hiệu

chuẩn cho trước là tối thiểu

Phương pháp điều khiển dự báo là phương pháp tổng quát thiết kế bộ điều

khiển trong miễn thời gian có thể án dụng cha hệ tuyến tính cũng như hệ phi

tuyến tuy nhiền trong thực tê, việc áp dụng chiến lược điều khiển dự báo cho

hệ phi tuyến gặp nhiều khó khăn

-_ Thứ nhất lá phải xây dựng một mô hình để du bao chính xác trạng thái

của quá trình cần điều khiển trong phạm vi dự báo Đối với hệ phi

tuyến, việc xây đựng được một mô hình loan hoc chính xác là một bài

toán khó vì đặc tính phi tuyến rất đa dang

~_ Thứ hai là phải giải một bài toán tối ưu phi tuyến để tính toán chuỗi tín

hiệu diều khiển trong phạm vi điều khiển, thường lá bài toán tối ưu

không lôi có nhiều cực trị cục bộ Tất cả các bài toán tôi ưu hoá phi

tuyến đều là thuật toán lặp đôi hỏi số lượng phép tỉnh rất lớn, điều này lam han chế khả năng ap dụng chiến lược diều khiển dự báo vào các hệ

thống tốc độ cao

Các nghiên cửu thiết kế bộ diễu khiển dự báo cho hệ phi tuyển hiện nay chủ yếu tập trung vào việc giải quyết hai khó khăn vừa nêu trên

MODAU

Phương pháp điều khiển dự báo ra đời cách day khoảng hai thập kỷ và đã

có nhiều img dung thành công trong công nghiệp Hiện nay, điêu khiển dự

bảo là chiến lược điều khiển dược sử dụng phổ biến nhất trong vide diều

khiển quá trình Bộ điều khiển dự báo dung một mô hình để đoán trước dap

ứng Lương lai của đổi Lượng điều khiển Lại các thời điểm rời rạc trong phạm vi

đự báo nhất dịnh Dựa vào đáp ứng dự báo này, một thuật toán tối wu hoa

được sử dụng dễ tĩnh toán chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai trong phạm vỉ

điều khiển sao cho sai lệch piữa đáp ừng dự báo bởi mô hình và tin hiệu

chuẩn cho trước là tối thiểu

Phương pháp điều khiển dự báo là phương pháp tổng quát thiết kế bộ điều

khiển trong miễn thời gian có thể án dụng cha hệ tuyến tính cũng như hệ phi

tuyến tuy nhiền trong thực tê, việc áp dụng chiến lược điều khiển dự báo cho

hệ phi tuyến gặp nhiều khó khăn

-_ Thứ nhất lá phải xây dựng một mô hình để du bao chính xác trạng thái

của quá trình cần điều khiển trong phạm vi dự báo Đối với hệ phi

tuyến, việc xây đựng được một mô hình loan hoc chính xác là một bài

toán khó vì đặc tính phi tuyến rất đa dang

~_ Thứ hai là phải giải một bài toán tối ưu phi tuyến để tính toán chuỗi tín

hiệu diều khiển trong phạm vi điều khiển, thường lá bài toán tối ưu

không lôi có nhiều cực trị cục bộ Tất cả các bài toán tôi ưu hoá phi

tuyến đều là thuật toán lặp đôi hỏi số lượng phép tỉnh rất lớn, điều này lam han chế khả năng ap dụng chiến lược diều khiển dự báo vào các hệ

thống tốc độ cao

Các nghiên cửu thiết kế bộ diễu khiển dự báo cho hệ phi tuyển hiện nay chủ yếu tập trung vào việc giải quyết hai khó khăn vừa nêu trên