Utvikling og anvendelse av MPC-regulatorer på varmluftsvifte

Abstract

Denne rapporten dokumenterer arbeidet forbundet med å utvikle MPC-regulatorer for varmluftsvifte. To MPC-regulatorer er utviklet for varmluftsviften. Den ene benytter informasjon om fremtidige endringer i referanse og forstyrrelse, i reguleringssystemet. Den andre MPC-regulatoren har ikke denne egenskapen. MPC-regulatorene for regulering av viftehastigheten i varmluftsvifte er utviklet ved hjelp av MPCverktøykassen i Matlab. Viftehastigheten er modellert ved sprang rundt valgt arbeidspunkt i både pådrag til viftemotor og spjeld. Videre er modellen verifisert mot virkelig prosess, og implementert i MPC-regulatorene. Effekten av ulike parametervalg, samt kunnskap om fremtidig referanse- og forstyrrelsesforløp, forbundet med MPC-regulatorene er nøye testet. For å vurdere ytelsen til MPC-regulatorene, er det utviklet en sammenlignbar PI-regulator med foroverkobling. Reguleringsparameterne for PI-regulator ble bestemt med utgangspunkt i responstid og oversving fra MPC-regulering uten forhåndsinformasjon. Som mål for ytelse ble IAE-verdier (Integral of Absolute Error) og TV-verdier (Total Variation) brukt. MPC-regulator uten forhåndsinformasjon ga i anvendelser med sinusreferanse bedre resultater enn ved PI-regulator med foroverkobling, men dårligere resultater enn PI-regulator med foroverkobling ved ulike sprang i referanse. MPC-regulator med forhåndsinformasjon benyttet denne informasjonen til å øke eller minke pådrag til viftemotor før referanseendringer ble utført for viftehastighet. Dette medførte at denne regulatoren ga klart best resultater. Ved kompensering av forstyrrelse ga PIregulator med foroverkobling bedre resultater, enn for MPC-regulatorene. Ved endring av regulatorparameterne, kunne ytelsen ved kompensering likevel forbedres til å bli bedre enn ved PIregulering. Dette medførte imidlertid at PI-regulator og MPC-regulatorene ikke lenger var sammenlignbare med henhold til responstid og oversving.