Prediktivno upravljanje procesima s više ulaza i izlaza
Sažetak
U ovoj se disertaciji obrađuje problematika primjene predikcijskih regulatora na procese s više ulaza i više izlaza (MIMO procesi). Ukratko se opisuje povijesni razvoj predikcijskog upravljanja za procese s jednim ulazom i jednim izlazom (SISO procese). Detaljno je analiziran poopćeni predikcijski regulator, te izveden zakon upravljanja ovim regulatorom. Iznesena su pravila za podešavanje parametara poopćenog predikcijskog regulatora, te je predložen način podešavanja težinskog koeficijenta upravljačkog signala. Opisani su matematički modeli procesa s više ulaza i više izlaza, te su iznesena osnovna pravila za uparivanje ulazno-izlaznih veličina. Također je predstavljeno uobičajeno rješenje za rasprezanje regulacijskih petlji pomoću rasprežnih kompenzatora, te su analizirana svojstva upravljanja sustavom s primjenom rasprežnih kompenzatora. Detaljno su analizirane različite strukture predikcijskih regulatora MIMO procesa: zavisni i nezavisni višepetljasti poopćeni predikcijski regulator, višepetljasti poopćeni predikcijski regulator i poopćeni predikcijski regulator u prostoru stanja. Razmatrane su mogućnosti primjene pojedinih regulatora kod različitih MIMO procesa. Posebna pažnja posvećena je razvoju algoritama za rasprezanje regulacijskih petlji kojima se unapređuje osnovni algoritam predikcijskog regulatora. Opisani su postojeći pristupi s korištenjem rasprežnih kompenzatora ili modificirane kriterijske funkcije. Predložen je novi algoritam za rasprezanje zasnovan na adaptaciji težinskog koeficijenta regulacijskog odstupanja kod promjene vrijednosti referentne veličine. Prednost predloženog algoritma očituje se u njegovoj jednostavnosti, maloj numeričkoj zahtjevnosti, i univerzalnosti primjene kod regulatora zasnovanih na minimizaciji kriterijske funkcije. Razmotrena je upotreba predikcijskih regulatora u realnim industrijskim procesima. Opisana je nužna nadzorna ljuska regulatora, te postupci identifikacije parametara procesa s više ulaza i više izlaza kod samouvjeravanja izvedbe predikcijskog regulatora. Konačno, teorijska analiza rada potvrđena je i eksperimentalnim istraživanjima na laboratorijskom pogonu autonomnog sinkronog generatora i modelu sustava za upravljanje elektrodama lončaste elektrolučne peći. Provedeni eksperimenti sa samouvjeravajućim poopćenim predikcijskim regulatorima potvrđuju razmatranje o primjeni predikcijskih regulatora na MIMO procesu, te kvalitete predloženog algoritma za razvezivanje regulacijskih petlji.
