Enhancement of Large-Scale Plants Performance Using Distributed Model Predictive Control

Abstract

Distributed model predictive controllers (DMPC) achieve control performances close to that of centralized predictive controllers when applying cooperative schemes as their predictive models include the sub-system interaction models and some form of communication exist between them. The objective of reducing the global cost function is efficiently achieved when deploying the cooperative DMPC scheme, leading to high control performance index (CPI) as compared to non-cooperative and decentralized schemes. In this paper, an efficient cooperative MPC algorithm is introduced that is able to drive the process to achieve plant-wide performance close to that of centralized schemes. The performance of the proposed algorithm is evaluated with respect to various control frameworks in terms of set point tracking, disturbance rejection and inappropriate selection of input/output pairs in decentralized framework. Keywords: Cost function; Centralized MPC; Decentralized; Optimization; المستخلص: يحقق نموذج التحكم التنبؤي الموزع اداءا مماثلا لنموذج التحكم المركزي عند تطبيق طرق التعاون وربط المعلومات وذلك لاحتواء النماذج التنبؤئية في هذه الحالة علي معلومات تخص التداخل بين النماذج وتبادل المعلومات بينهم. ان الهدف من انقاص الدالة العامة للتكاليف يمكن الحصول عليه عند تطبيق استخدام نموذج التحكم التنبؤي الموزع التعاوني مما يؤدي الي زيادة معامل اداء التحكم بالمقارنة مع نموذج التحكم التنبؤي الموزع غير التعاوني. هذه الورقة تقدم خوارزمية لنموذج تحكم تنبؤي موزع تعاوني ذو اداء عالي بامكانه جعل العملية الصناعية قادرة على محاكاة اداء نموذج التحكم المركزي لكل المنشاة الصناعية. تم تقييم اداء الخوارزمية المقترحة بالمقارنة مع عدد من الطرق المستخدمة من ناحية تتبع نقطة ضبطها المرجعية وازالة تاثير الاضطرابات وعدم الاختيار الصحيح لمدخلات ومخرجات في التحكم اللامركزي. الكلمات المفتاحية: دالة التكلفة – التحكم التنبؤي المركزي – التحكم التنبؤي اللامركزي- الامثلة.