بررسي عملكرد كنترل پيش‎بين با استفاده از الگوريتم ماتريس‎هاي پويا براي يك سامانه‎ي چهارتانك

Implementation of DMC Model Predictive Controller for an Operational Unit and Comparison with PID Algorithm

در اين مقاله پس از توصيف الگوريتمDMC به مطالعه موردي بررسي عملكرد اين كنترل كننده پرداخته مي‎شود. مورد مطالعاتي يك سيستم كنترل ارتفاع چهارتانك در مقياس آزمايشگاهي است كه در آن ارتفاع تانك‎هاي متداخل كنترل مي شود. با وجود دو پمپ به عنوان متغير تنظيمي مي‎توان دو ارتفاع را به عنوان متغيرهاي كنترلي انتخاب كرد. شناسايي فرايند با روش پاسخ به ورودي پله انجام شده و به صورت ماتريس پويا در اختيار طرح كنترلي قرار مي‎گيرد. با بررسي ضرايب وزنه‎هاي كنترلي و ضرايب مسير مرجع بهترين ضرايب براي سامانه به دست آمدند، همچنين اعمال قيد بر متغيرهاي كنترلي در مسئله‎ي بهينه‎سازي وارد شد. در نهايت عملكرد كنترل كننده DMC طراحي شده و كنترل كننده سنتي PID در دو حالت تك ورودي-تك خروجي و دو ورودي-دو خروجي مقايسه شده است، در حالت تك ورودي-تك خروجي استفاده از طرح كنترل پيش‎بين در مسئله‎ي دنبال كردن مقدار مقرر و تغيير مسير مرجع سبب شد تا معيار خطاي 4336 به 1818 كاهش يابد، همچنين مقدار فرارفت از مقدار %36/1 به مقدار %88/0 كاهش يافت، همچنين در حالت دو ورودي-دو خروجي كنترل پيش‎بين توانست معيار خطاي 4016 براي تانك اول و 3967 براي تانك دوم را به 918 براي تانك اول و 990 براي تانك دوم كاهش دهد. طرح كنترل پيش‎بين مقدار فرارفت از %85/16 براي تانك اول و %14/15 براي تانك دوم به مقدار را به مقدار %85/0 براي هر دو تانك رساند. با به كارگيري كنترل كننده DMC، فرآيند رفتار كنترلي مطلوب تري به نسبت كنترل‎كننده‎ي سنتي از خود نشان داده است.