Predictive models
Introduction
Model Predictive Control (CPM, better known as MPC) is an advanced process control method that has been used by the process industry in chemical plants and oil refineries since the 1980s. In recent years it has also been used in stability models for power systems.[1] Controllers for this type of control depend on dynamic models of the process in question, most often empirical linear models obtained by system identification. The main advantage of MPC is the fact that it allows the immediate time slot to be optimized, while also taking into account future time slots. This is achieved by optimizing a finite time horizon, but by implementing only the current time slot. The MPC has the ability to anticipate future events and take control actions accordingly. The MPC almost universally implements a digital control system, although research is currently underway on how to achieve faster response times with specially designed analog circuits.[2].
Overview
Contenido
Los modelos usados en MPC generalmente se hacen con el fin de representar el comportamiento de sistemas dinámicos complejos. La complejidad adicional del algoritmo de control del MPC no es comúnmente necesitada, ni se recomienda su uso, para proveer sistemas que son simples de un control adecuado: estos sistemas pueden ser controlados por controladores PID genéricos. Algunas particularidades dinámicas que son por ejemplo difíciles de controlar con PID son los retrasos en el tiempo de gran magnitud y los comportamientos dinámicos de alto orden.
Los modelos usados en MPC predicen los cambios en las variables dependientes") del sistema y que a su vez son causados por cambios en (o dependen de) las variables independientes. En un proceso químico a manera de ejemplo, las variables independientes que pueden ser ajustadas por el controlador son a menudo los puntos de estabilidad [setpoints] de controles PID (presión, flujo, temperatura, etc.) o el elemento de control final (válvulas, amortiguadores, etc.). Además, las variables independientes que no pueden ser ajustadas por el controlador son consideradas perturbaciones. Las variables dependientes en estos procesos son otras medidas que son o permiten ver mejor algunos objetivos del control, o a veces son medidas de las restricciones en el proceso.
El MPC utiliza las medidas de planta instantáneas, el estado dinámico actual del proceso, del modelo, los límites y las variables objetivo para calcular cambios futuros en las variables dependientes. Estos cambios se calculan para mantener las variables dependientes cerca al objetivo mientras se cumplen las restricciones en las variables tanto independientes como dependientes. El control MPC típicamente envía solo el primer cambio en cada variable independiente a ser implementado, y repite el cálculo cuándo el siguiente cambio es requerido.