MPC：模型預(yù)測控制器
控制誤差生成和死區(qū)
在預(yù)測控制器中，作為預(yù)測的過程變化（開始于控制變量 CV1 到 CV4 的當(dāng)前值）與未來 設(shè)定值設(shè)置（結(jié)束于 SP1 到 SP4）之間偏差的誤差信號會在整個(gè)預(yù)測時(shí)域內(nèi)為每個(gè)控制 通道都生成，并用于計(jì)算調(diào)節(jié)變量。
原則上，死區(qū) SP1DeadBand 到 SP4Deadband 的影響與 PID 控制器中的影響相同，但 是它遍布整個(gè)未來預(yù)測時(shí)域。 換句話說，例如，如果整個(gè)預(yù)測時(shí)域中的預(yù)測控制變量 CV1 在 SP1 ± SP1DeadBand 范圍內(nèi)，則控制器沒有任何理由改變?nèi)我徽{(diào)節(jié)變量。 因 此，這些范圍也稱為 CV 邊帶。 與調(diào)節(jié)變量限制相比，這些限制不是必須遵守的硬性約 束條件。
在多變量控制器中，建議利用這一事實(shí)：從應(yīng)用角度來講，某些控制變量需要精確移動到 指定設(shè)定值，而其它變量只需保留在定義的范圍內(nèi)。
典型實(shí)例是為其指定容差范圍的質(zhì)量特征。 PID 控制器中的死區(qū)趨向于影響穩(wěn)定性，而 各個(gè)控制器通道中的 CV 邊帶通常有助于多變量控制器的整體穩(wěn)定性。 通過 CV 邊帶，可實(shí)現(xiàn)軟件超馳控制的動作。
帶有死區(qū)的誤差信號生成的使用案例
只要反應(yīng)釜中的壓力保持在設(shè)定的安全限制范圍內(nèi)，控制器將只關(guān)心產(chǎn)品質(zhì)量。 但是， 一旦壓力有離開允許范圍的危險(xiǎn)（即預(yù)測它以后將向非法值移動），則將啟動壓力控制。 通過在擬合標(biāo)準(zhǔn)中對控制變量加權(quán)（請參見 MPC 工程軟件），用戶可以指定為可能超出 的壓力限制指定特別高的權(quán)重。
PCS 7 標(biāo)準(zhǔn)庫 V71
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功能手冊, 03/2009, A5E02102229-01
系列： CONTROL
3.20 MPC：模型預(yù)測控制器
預(yù)測控制器算法
MPC 塊源于著名的 DMC 算法 (Dynamic Matrix Control)。 根據(jù)下面的公式計(jì)算控制時(shí)域 內(nèi)調(diào)節(jié)變量的未來變化
=
C ⋅(w − f
)
其中：
● w 包含未來設(shè)定值的時(shí)間序列
● f 包含預(yù)測的控制變量（調(diào)節(jié)變量恒定時(shí)）將來的自由變化
● C 是 MPC 工程工具計(jì)算的恒定控制器矩陣。 C 包括過程模型和通過優(yōu)化擬合標(biāo)準(zhǔn)得
出的調(diào)節(jié)變量變化和控制變量的加權(quán)。
根據(jù)滾動時(shí)域原理，只從整個(gè)控制時(shí)域內(nèi)?優(yōu)調(diào)節(jié)變量變化的向量中獲取第一個(gè)值，并將 其應(yīng)用到過程。 在下一步中，將考慮?新到達(dá)的過程值，并在整個(gè)預(yù)測時(shí)域內(nèi)重復(fù)計(jì) 算。
對于預(yù)測控制器，調(diào)節(jié)變量變化基于預(yù)測的未來控制偏差，而對于 PID 控制器，則基于 以前的控制誤差（可能也已集成）。 這可以解釋為“預(yù)測未來”策略。
抗飽和
激活調(diào)節(jié)變量限制時(shí)，控制器中將自動采取抗飽和措施。 預(yù)測方程將使用調(diào)節(jié)變量的實(shí) 際限制值而不是計(jì)算出的理論值。