On-line Tuning of Model Predictive Controllers Using Fuzzy Logic

Authors


Abstract

This paper addresses the problem of tuning model predictive controllers for good performance. An automatic online tuning strategy is developed to adjust the prediction horizon, P, the diagonal elements of the input weight matrix, Λ, and the diagonal elements of the output weight matrix, Γ. The control horizon is left constant because its relative value with respect to P is more important. The tuning algorithm is based on the fuzzy logic concepts. Predefined fuzzy rules that formulate the general tuning guidelines available in the literature and the performance violation measure in the form of fuzzy sets determine the new tuning parameter values. Therefore, the tuning algorithm is cast as a simple and straightforward mechanism with modest computational requirements. This feature makes it more appealing for online implementation. The effectiveness of the proposed tuning method is tested through simulated implementation on a binary distillation column example and on a non linear CSTR example. The result of the simulations revealed the success of such a method.

Abstract

Cet article porte sur le problème du réglage des contrôleurs prédictifs basés sur des modèles afin d'assurer un fonctionnement performant. On met au point une stratégie de réglage en ligne automatique pour ajuster l'horizon de prédiction, P, les éléments diagonaux de la matrice de pondération d'entrée, Λ, et les éléments diagonaux de la matrice de pondération de sortie, Γ. L'horizon de contrôle est laissé constant parce que sa valeur relative par rapport à P est plus importante. L'algorithme de réglage repose sur les concepts de logique floue. Des règles floues prédéfinies données par les directives de réglage générales disponibles dans la littérature scientifique et la mesure de violation de la performance sous la forme d'ensemble flous déterminent les nouvelles valeurs des paramètres de réglage. En conséquence, l'algorithme de réglage est décrit comme un mécanisme simple et direct nécessitant des moyens informatiques modestes. Cette caractéristique le rend plus attrayant pour une application en ligne. L'efficacité de la méthode de réglage proposée est testée pour une application simulée d'un exemple de colonne de distillation binaire et d'un exemple de CSTR non linéaire. Le résultat des simulations illustre le succès d'une telle méthode.

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