Development of a Generalized Predictive Control System for Polynomial Reference Tracking

Cordero, Raymundo; Estrabis, Thyago; Gentil, Gabriel; Batista, Edson Antonio; Andrea, Cristiano Quevedo

doi:10.1109/tcsii.2021.3058625

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“…• Controladores de grau superior Referências polinomiais de grau superior são aplicados em processos químicos, mecânicos, navegação e robótica (CORDERO et al 2021b). Para rastrear uma referência polinomial de grau 𝑚 − 1, o controlador em malha fechada deve de ser estável e possuir 𝑚 integradores embutidos na sua estrutura.…”

Section: Tipos De Referências E Aplicaçõesunclassified

“…Segundo (CORDERO et al, 2021b), quando a referência 𝑟[𝑘] é uma função polinomial de grau 𝑚 − 1, o valor de ∇ 𝑚 𝑟[𝑘 + 1] é zero:…”

Section: Controle Preditivo Generalizado Para Rastreamento De Referên...unclassified

“…O modelo de predição em espaço de estado para rastreamento de referência polinomial é deduzido a partir de ( 8) e ( 12) (CORDERO et al 2021b): (14) sendo:…”

Section: Controle Preditivo Generalizado Para Rastreamento De Referên...unclassified

“…Sejam 𝑦 𝐺𝑃𝐶[𝑘] e 𝑦 𝑝𝑒𝑟𝑡[𝑘] as respostas supracitadas, a resposta completa da planta será dada pela equação (24):𝑦[𝑘] = 𝑦 𝐺𝑃𝐶 [𝑘] + 𝑦 𝑝𝑒𝑟𝑡 [𝑘]. (24)O princípio de modelagem interna indica que se o modelo da referência (transformada de Laplace ou Z) estivesse embutido no controlador, a saída da planta vai rastrear aquela referência, sempre que o sistema seja estável(CORDERO et al, 2021b).Porém, o mesmo princípio indica que aquele controlador vai rejeitar perturbações cujos modelos também estivessem embutidos no controlador (Cheng, 1999). Por tanto, o Poly-GPC (com 𝑚 integradores internos) vai rejeitar perturbações polinomiais de grau 𝑚 − 1, teoricamente.…”

unclassified

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Aplicação do controlador preditivo generalizado para rastreamento de referência polinomial considerando perturbações

Estrabis¹,

Pelzl²,

Cordero³

et al. 2022

CONJ

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O rastreamento de referências polinomiais é muito útil em aplicações como em sistemas mecânicos, químicos e de navegação. Em geral, este problema de rastreamento é difícil de executar. Através de técnicas de controle preditivo generalizado (GPC) é possível desenhar controladores para o rastreamento de referências polinomiais. Porém, a rejeição de perturbação também é um aspecto importante no desenvolvimento de sistemas de controle. O presente artigo aplica e avalia o comportamento de um controlador preditivo generalizado para rastreamento de referência polinomial (Poly-GPC) ante perturbações. Simulações foram efetuadas considerando a presença de perturbações tipo degrau tanto na entrada como na saída da planta. Os resultados indicam que o Poly-GPC possui a capacidade de rastrear referências polinomiais enquanto as perturbações são rejeitadas, sendo que a rejeição depende também da sintonia do controlador preditivo.

show abstract

Section: Tipos De Referências E Aplicaçõesunclassified

“…Segundo (CORDERO et al, 2021b), quando a referência 𝑟[𝑘] é uma função polinomial de grau 𝑚 − 1, o valor de ∇ 𝑚 𝑟[𝑘 + 1] é zero:…”

Section: Controle Preditivo Generalizado Para Rastreamento De Referên...unclassified

“…O modelo de predição em espaço de estado para rastreamento de referência polinomial é deduzido a partir de ( 8) e ( 12) (CORDERO et al 2021b): (14) sendo:…”

Section: Controle Preditivo Generalizado Para Rastreamento De Referên...unclassified

unclassified

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Aplicação do controlador preditivo generalizado para rastreamento de referência polinomial considerando perturbações

Estrabis¹,

Pelzl²,

Cordero³

et al. 2022

CONJ

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“…Furthermore, ref. [15] extended the method in [14] by using high-order backward difference operators to achieve zero steady-state error for polynomial reference tracking. One can track polynomial reference of degree m − 1 of a minimal realization system without integrators embedded if m integrators are inserted into the open-loop system.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A New Proposal Generalized Predictive Control Algorithm With Polynomial Reference Tracking Applied for Sodium Fast Reactors

et al. 2023

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This paper proposes a generalized predictive control (GPC) with constraints and orthonormal Laguerre functions using the simplified model of the primary system (reactor core and intermediate heat exchanger (IHX)) of a prototypical sodium fast reactor (SFR). This paper develops a multiple-input multiple-output (MIMO) GPC with input constraints able to track polynomial references of any degree applied in coolant temperature difference across the core and fractional power. The manipulated variables of the GPC-SFR are the reactivity and the sodium flow rate of the primary and secondary pipes. Moreover, orthonormal Laguerre functions and step down condition number techniques were also applied to avoid the numerical ill-conditioning issue in quadratic programming of large systems. Thus, a GPC type-2 was designed to control fractional power, coolant temperature difference across the core and sodium tank temperature of the SFR primary system when temperature references change according to a linear ramp after reaching their steady-state operation, sustaining 100% power operation on the reactor. In order to analyze the load tracking capability of the GPC-SFR type-2, the load following from 100% fractional power (FP) to 60% FP at 0.8% FP/min rate is simulated. Constraints on the rate of coolant temperature difference across the core and reactivity were applied for the design safety. For comparison criteria, this paper compares the GPC-SFR type-2 with the GPC-SFR type-1, i.e, standard model predictive control (MPC), to verify the viability and superior performance of the proposal regarding: (a) ramp-tracking capability of temperature and load; (b) the rejections of a reactivity disturbance of -1 cent and a secondary sodium inlet temperature disturbance of +10 o F ; and (c) a simulation with uncertainty in reactor design. The simulations show that the GPC-SFR type-2 overcome the GPC-SFR type-1 robustness and performance.

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Predictive self-tuning of speed control parameters based on parabolic command

Shenghui,

Shaowu,

2023

2023 35th Chinese Control and Decision Conference (CCDC)

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Development of a Generalized Predictive Control System for Polynomial Reference Tracking

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Aplicação do controlador preditivo generalizado para rastreamento de referência polinomial considerando perturbações

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A New Proposal Generalized Predictive Control Algorithm With Polynomial Reference Tracking Applied for Sodium Fast Reactors

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