Adaptive Generalized Predictive Control of a Heat Exchanger Pilot Plant

Zidane, Zohra; Lafkih, Mustapha Ait; Ramzi, Mohamed

doi:10.5923/j.jmea.20120205.03

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Section: Introductionunclassified

“…Este controladoré aplicá-vel a sistemas de fase não-mínima, instáveis em malha aberta, com tempo-morto ou ordem desconhecida (Pivoňka and Nepevný, 2005). Já foi demonstrado que o GPC adaptativo pode atingir melhores resultados que o GPC clássico quanto a robustez frente a perturbações e melhores características de rastreamento de referência (Zidane et al, 2011;Škrjanc, 2007).Neste trabalhoé apresentado um novo método para auto-sintonia do GPC adaptativo utilizando o erro do estimador como um fator de confiança para a sintonia dos parâmetros do GPC. Com o fator de confiança o GPC adaptativo pode assumir uma postura mais agressiva quando há certeza do modelo estimado e ações mais conservativas quando há incertezas na estimação.…”

unclassified

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Auto-sintonia conservativa para controle preditivo generalizado adaptativo

Jeronymo¹,

Araújo²,

Coelho³

2013

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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Abstract-This paper presents a method for conservative self-tuning for adaptive Generalized Predictive Control (GPC), using recursive least squares for model estimation. The process estimation error is utilized to create a trust factor which adjusts GPC parameters in order to generate a more conservative control action when facing process uncertainties. In order to validate the proposed method, two study cases were used, the first a simulation of a non-linear control valve and the second a real application on a non-linear underdamped pendulum. The proposed GPC self-tuning method has its performance compared to the classic GPC, demonstrating superior results regarding the smoothness of the control action especially regarding the treatment of ringing.Keywords-generalized predictive control, non linear control, ringing, self-tuning.Resumo-Neste trabalhoé apresentado um método de auto-sintonia (self-tuning) com características conservativas para o GPC adaptativo, utilizando mínimos quadrados recursivo para estimação do modelo. O erro de estimação do processoé utilizado para criar um fator de confiança que ajusta os parâmetros do GPC para tornar a ação de controle mais conservativa frente a incertezas de processo. Para validação deste método foram utilizados dois estudos de caso, o primeiro uma simulação duma válvula de controle não-linear e o segundo uma aplicação real num pendulo não-linear sub-amortecido. O método de auto-sintonia propostoé comparado com o GPC clássico, demonstrando resultados superiores quanto a suavidade da ação de controle especialmente quanto ao tratamento de ringing.Palavras-chave-controle preditivo generalizado, controle não linear, ringing, auto-sintonia. IntroduçãoO controle preditivo generalizado (Clarke et al., 1987a;Clarke et al., 1987b)é fundamentado no uso de predições da resposta do sistema e das ações de controle, buscando minimizar uma funcão custo que consiste no somatório do erro quadrático entre a resposta estimada do sistema e a referência e também um somatório das ações de controle futuro. Este controladoré aplicá-vel a sistemas de fase não-mínima, instáveis em malha aberta, com tempo-morto ou ordem desconhecida (Pivoňka and Nepevný, 2005). Já foi demonstrado que o GPC adaptativo pode atingir melhores resultados que o GPC clássico quanto a robustez frente a perturbações e melhores características de rastreamento de referência (Zidane et al., 2011;Škrjanc, 2007).Neste trabalhoé apresentado um novo método para auto-sintonia do GPC adaptativo utilizando o erro do estimador como um fator de confiança para a sintonia dos parâmetros do GPC. Com o fator de confiança o GPC adaptativo pode assumir uma postura mais agressiva quando há certeza do modelo estimado e ações mais conservativas quando há incertezas na estimação. Desta maneira, o controlador pode trafegar entre zonas de operação sem perda de desempenho.Para validar o método proposto, este foi implementado para uma simulação de uma válvula de controle não-linear de modelo Wiener e para uma aplicação real de um pendulo amortecido...

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Section: Introductionunclassified

unclassified

Auto-sintonia conservativa para controle preditivo generalizado adaptativo

Jeronymo¹,

Araújo²,

Coelho³

2013

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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“…The simulation comparison of the cascaded GPC and basic GPC control algorithm realized on a model of the heat exchanger is the main contribution of this paper. The adaptive GPC of a heat exchanger pilot plant is designed in (Bobál et al 2013a;Bobál et al 2013b;Zidane et al 2012). Disadvantages of MPC methods are quite complicated optimization calculations and in case of adaptive MPC recursive algorithms for the estimation of process model parameters.…”

Section: Laboratory Heat Equipmentmentioning

confidence: 99%

LQ Control Of Heat Exchanger – Design And Simulation

Bobál¹,

Dostál²,

Kubalcik³

et al. 2015

ECMS 2015 Proceedings Edited By: Valeri M. Mladenov, Petia Georgieva, Grisha Spasov, Galidiya Petrova

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Heat exchangers are devices whose primary responsibility is the transfer (exchange) of heat, typically from one fluid to another. However, they are not only used in heating applications, such as space heaters, but are also used in cooling applications, such as refrigerators and air conditioners. Heat exchange processes often contain time-delay. This paper deals with design of universal and robust digital control algorithms for control of great deal of processes with time-delay. These algorithms are realized by the digital Smith Predictor (SP) based on polynomial approachby minimization of the Linear Quadratic (LQ) criterion. For a minimization of the LQ criterion is used spectral factorization with application of the MATLAB polynomial Toolbox. The designed polynomial digital Smith Predictors were verified in simulation conditions. Simulation model for a verification of the designed control algorithms was realized using experimental measured data on the laboratory heat exchanger. The program system MATLAB/SIMULINK was used for simulation of the designed algorithms.

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