En esta secci贸n abordaremos la tem谩tica de control predictivo basado en modelo, el cual es uno de los controladores m谩s populares a nivel industrial cuando se desea regular procesos muy complejos, tales como columnas de destilaci贸n, reactores, entre otros. [no_toc]
En este curso de control predictivo basado en modelo aprenderas sobre la definici贸n del propio controlador y veras tambi茅n varios ejemplos de control predictivo con sus respectivos c贸digos en MATLAB.
CONTENIDO DEL CURSO DE CONTROL PREDICTIVO MPC:
A continuaci贸n se muestra cada uno de los cap铆tulos sobre control predictivo basado en modelo MPC de este curso. Para aprender sobre este interesante mundo de control predictivo por modelo basta con Dar Click Sobre la Imagen para profundizar sobre cada uno de los algoritmos del MPC:
Control Predictivo Basado en Modelo – DMC
Control GPC
Restricciones en el MPC
MPC en Variables de Estado
GPC con Perturbaciones
MIMO MPC
MPC Toolbox Matlab Tutorial
NMPC – Control Predictivo Basado en Modelo No Lineal
NMPC Usando Modelos de Hammerstein
Control NMPC – Matlab – Simulink
MPC advanced control applied to a gas compression system of an offshore platform
Definici贸n de Control Predictivo
Este controlador a tenido una buena acogida en industrias petroleras y qu铆micas dado que es un controlador avanzado, que permite involucrar en su acci贸n de control las restricciones f铆sicas y de seguridad del proceso.
El control predictivo tiene internamente un mecanismo de optimizaci贸n el cual trata de encontrar la acci贸n de control m谩s optima siempre respetando las restricciones establecidas por el ingeniero de control, dentro de una ventana de predicci贸n. El controlador predictivo tal como su nombre lo indica trata de predecir el comportamiento din谩mico de la planta con ayuda de un modelo interno, es por eso que la obtenci贸n de este modelo es muy importante para lograr conseguir buenas predicciones de nuestro proceso.
Existen diferentes estrategias de controles predictivos basados en modelos (MPC, por sus siglas en ingles Model Predictive Control) y aqui tratar茅 de abordar las nociones b谩sicas de varias de estas estrategias. Por eso en esta p谩gina tienes el curso sobre uno de mis temas de investigaci贸n favoritos que es exactamente los Controladores Predictivos.
Estrategias de Control Predictivo
Basicamente la estrategia de control predictivo mpc varia en relaci贸n a la funci贸n objetivo a utilizar en el algoritmo de optimizaci贸n y la forma de modelo y como resolver el modelo para conseguir las predicciones del sistema. Algunos algoritmos de MPC son:
Control Predictivo DMC
El control predictivo DMC (Dinamic Matrix Control – Control por Matriz Din谩mica) utiliza como predicci贸n los coeficientes de un sistema lineal, cuando es exitado con un escal贸n unitario. Estos coeficientes de la respuesta al escal贸n son almacenados en una matriz conocida como matriz din谩mica, y cuando se trabaja con sistemas lineales e invariantes en el tiempo, basta con repetir los coeficientes al escal贸n en cada columna de la matriz solo desplazando una fila hacia abajo cada que se desplaza en la columna. Da click en el siguiente enlace para entender mejor sobre el Control Predictivo DMC.
Control Predictivo GPC
El control predictivo GPC (Generalized Predictive Control – Control Predictivo Generalizado) utiliza como predicci贸n un modelo discreto lineal CARIMA (Controlled Autoregresive and Moving Average – Control Auto-regresivo de Media M贸vil) generalmente expresado en funci贸n de transferencia. Con ese modelo es posible construir la misma matriz din谩mica del control predictivo DMC. Da Click en el siguiente enlace para entender la filosofia del Control Predictivo GPC.
Control Predictivo NMPC
El control predictivo NMPC (NonLinear Model Predictive Control – Control Predictivo Basado en Modelo No Lineal) utiliza como su nombre lo indica un modelo no lineal que describe la din谩mica del proceso a controlar. Para conseguir las predicciones de este controlador es necesario definir una estrategia que permita resolver el modelo no lineal. Una de las formas de conseguir esto es tener un integrador dentro de la funci贸n de control para resolver el modelo no lineal en cada periodo de muestreo. Otra de las soluciones, puede darse aplicando programaci贸n cuadr谩tica secuencial SQP para resolver la funci贸n objetivo del control NMPC, colocando el modelo no lineal dentro de las restricciones del algoritmo de optimizaci贸n y de esa forma se calcula la ley de control y se resuelve el modelo al mismo tiempo.
Control Predictivo Ejemplo en MATLAB
En este curso de control predictivo basado en modelo MPC adem谩s de explicar detalladamente como funciona cada uno de los algoritmos, vamos a hacer ejemplos sobre MPC y vamos a implementar estos ejemplos en el software de MATLAB los cuales podr谩s descargar y reproducir facilmente en cualquier otro lenguaje de programaci贸n.
Libros sobre Control Predictivo Basado en Modelo MPC
A continuaci贸n te dejo un listado de los libros sobre control predictivo mpc que recomiendo para que entiendas mejor los conceptos que iremos viendo en el curso:
- Model Predictive Control – Eduardo F. Camacho and Carlos Bordons
- MPC System Design and Implementation Using MATLAB -Liuping Wang
- Nonlinear Model Predictive Control Theory and Algorithms – Lars Gr眉ne and J眉rgen Pannek.
- Economic Model Predictive Control – Matthew Ellis, Jinfeng Liu and Panagiotis D. Christofides.
- Nonlinear Model Predictive Control – Lalo Magni, Davide Martino Raimondo, Frank Allg枚wer (Eds.)