Improvement of Controller Performance Index (CPI) using Distributed MPC Algorithms

Abstract

Distributed model predictive controllers (DMPC) help in controlling large-scale plants more efficiently than decentralized predictive controllers. Distributed model predictive controllers (DMPC) help in controlling large-scale plants more efficiently than decentralized predictive controllers. In this paper a cooperative distributed model predictive control strategy for linear systems is presented in comparison to centralized and decentralized control. The proposed scheme will definitely compensate the possible lack of accuracy in addition to computational efficiency associated with model-based techniques for the geographically distributed controllers. The key benefit of the proposed control strategy is the ability to converge to the centralized optimal solution (Pareto optimum) and produce a control feedback which in turn insures the closed-loop stability. A process of two subsystems is presented for simplicity; nevertheless, the strategy offers the flexibility for being extended to any finite number of subsystems. Keywords- Cooperative DMPC; Distributed MPC; Subsystem interactions; Controller performance index; Optimization; Large –scale plants

المستخلص: يساعد نموذج التحكم التنبؤي الموزع في التحكم في المنشاءات الصناعية الكبيرة بصورة اكثر كفاءة من المتحكمات التنبؤية غير المركزية. تقدم هذه الورقة نموذج التحكم التنبؤي الموزع التعاوني للانظمة الخطية بالمقارنة مع اداء المتحكمات التنبؤية المركزية و اللامركزية. الطريقة المقترحة في هذا البحث من المؤكد ان تعوض النقص المتوقع في دقة النماذج الرياضية وكفاءة الحسابات المتعلقة بتكوين النماذج للمتحكمات الموزعة جغرافيا. ان الفائدة الاساسية من طريقة التحكم المقترحة هو امكانية الوصول لحل مركزي مثالي (قيمة باريتو المثلى) وتكوين تحكم بمعلومات مرجعية تضمن استقرارية الانظمة ذات التحكم المغلق. في هذا البحث تم عرض نظام ثنائي للتبسيط ولكن على الرغم من ذلك فان نموذج التحكم التنبؤي الموزع الذي تم عرضه يمكنه ان يطبق بمرونة في عدد لا نهائي من الانظمة. الكلمات المفتاحية: نموذج التحكم التنبؤي الموزع التعاوني – تداخل الانظمة – معامل اداء المتحكم – الامثلة – المنشاءات الصناعية الكبيرة.