Синтез цифрового управления с прогнозом для удержания контролируемых переменных в заданном диапазоне

Рассматривается проблема синтеза цифрового управления контролируемыми переменными динамического объекта с удержанием их в заданном диапазоне с учетом ограничений на управляющие переменные. При этом изменение переменных внутри диапазона может быть произвольным. Такая постановка задачи обуслoвливает необходимость разработки специальных методов синтеза законов управления, отличных от классических подходов, в которых цель управления задается командным сигналом. Предлагается подход к синтезу цифрового закона управления, в основу которого положено использование прогнозирующих моделей. В рамках этого подхода цель управления достигается посредством введения специального квадратичного функционала качества, включающего штрафное слагаемое за выход контролируемых переменных из требуемого диапазона. Минимизация такого функционала на горизонте прогноза с учетом имеющихся ограничений на управляющие переменные обеспечивает введение контролируемых переменных внутрь диапазона. Показано, что реализация закона управления в режиме реального времени сводится к решению задачи квадратичного программирования на каждом такте дискретного времени. Эффективность разработанного алгоритма управления иллюстрируется примерами моделирования процессов переработки нефти в ректификационной колонне.