如何在Modelica/Dymola中为MIMO热液系统设计控制器

Question

我目前正在使用Francesco Casella教授的ThermoPower库在Modelica/Dymola环境中开发一个大型和复杂的热液系统。目前，我已经完成了我们的系统模型(包括几个闭环液压回路)的建立，并集中精力为所开发的模型设计控制器。考虑到系统的复杂性，我有大约25个PI控制器来控制各种阀门开度、泵、冷凝器和锅炉。在这个阶段，我正在使用一些明智的试错法来调整控制器增益。我试图查阅文献，看看是否有任何正式的设计方法或经验法则，为这样一个多输入多输出(MIMO)热液系统设计控制器。因此，我想问一下，是否有人可以提供一些关于这类系统的控制器设计的指针或文献/论文。因为我在控制器设计方面的知识(滑模、线性控制、根轨迹等)在这里对我没有帮助，因为大多数这些方法都是基于可用的模型方程。

此外，对于如此大的热液系统，如何设置系统的初始条件？人们是否只需要提供一些合理的猜测值，并期望Dymola来处理剩下的部分？

Answer 1

好吧，我必须通过指出我不是一个控制工程师来限定我的回答，所以对我所说的一切持保留态度。

在某种程度上，这真的取决于您使用的工具，因为不同的工具专门处理不同的分析功能，并提供不同的功能。例如，如果你使用的是Dymola，你可以使用" linearize“功能来线性化你的系统。这将使您了解您所熟悉的正式控制器设计方法。当然，问题是你的系统可能是高度非线性的，所以你必须制定一个策略来确定你需要控制的状态空间的范围，然后潜在地制定策略来相应地调整你的增益。

另一方面，如果您正在使用诸如SystemModeler (来自Wolfram)或MapleSim (来自Maplesoft)之类的工具，我敢肯定您可以选择将Modelica模型详细描述为一个符号方程系统。因此，您可以再次回顾需要模型方程可用的经典技术。由于这些不是线性化的，您将以符号形式全面了解非线性，并且您可以采取任何可能的措施来解决它们。

这有帮助吗？

Answer 2

我会在您的情况下尝试模型预测控制(只要您的系统将仅在近似线性区域内活动，或者可以使其近似线性)。

以下是一些信息：http://www.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/Lecture14_MPC.pdf

但我建议你买一本好的控制工程师的书，更详细地描述这一点。

这是相当多年前，我做了一个这样的例子，所以可能这个建议现在已经过时了。

请注意，当您在Modelica/Dymola中实现此功能时，您必须使用固定的时间步长求解器来模拟模型。