有没有办法在同一个 gekko 类中用 MHE 更新 MPC？答案

【问题标题】：Is there a way to update MPC with MHE in the same gekko class?有没有办法在同一个 gekko 类中用 MHE 更新 MPC？
【发布时间】：2019-10-10 14:20:41
【问题描述】：

我目前正在使用 MPC 让 TCLab 加热器达到某个设定点温度。我试图让 MHE 每 50 秒更新一次某些参数值。我有一个以前的 MPC 模型，效果非常好，我尝试在我的主循环中添加一个部分，让它切换以提高某些值，然后切换回 MPC 模式。我已经看到其他做同样问题的人已经为 MPC 和 MHE 制作了一个 gekko 类，然后让它们一起工作，但是有没有一种方法可以在我当前的 MPC 循环中添加一个允许MHE 更新某些值，然后切换回 MPC？

这是我添加到循环中的代码，用于更新变量，但它没有更新我的值

 if i%50 == 0 or i == 0:

            m.options.IMODE = 5
            Q1.STATUS = 0
            Q1.FSTATUS = 1
            Q2.STATUS = 0
            Q2.FSTATUS = 1

            U.FSTATUS = 1
            α1.FSTATUS = 1
            α2.FSTATUS = 1
            τ.FSTATUS = 1

            m.solve(disp = False)

            Q1.STATUS = 1
            Q1.FSTATUS = 1
            Q2.STATUS = 1
            Q2.FSTATUS = 1


            m.options.IMODE = 6
            U.FSTATUS = 0
            α1.FSTATUS = 0
            α2.FSTATUS = 0
            τ.FSTATUS = 0

【问题讨论】：

标签： gekko

【解决方案1】：

Gekko 促进了 MHE 和 MPC 之间的信息传输，但将它们组合到一个应用程序中并不是当前的功能。热启动文件 est.t0 (MHE) 和 ctl.t0 (MPC) 存储先前的解决方案并使用它来初始化下一个解决方案。文件est.xfer (MHE) 是一个传输文件，用于更新来自 MHE 应用程序的初始条件和参数。如果remote=False（本地解决），您可以通过打开运行文件夹查看这些文件：

mhe.open_folder()
mpc.open_folder()

为什么单个应用程序具有挑战性

Gekko 还使用 CSV 文件来传输值并在下一个 m.solve() 命令之前更新应用程序。 Gekko 中的每个变量x 只有一个x.value。如果您有 MHE 和 MPC 应用程序，则需要在每个 m.solve() 命令之前管理如何为所有变量重新加载 x.value 和所有选项。即使使用deepcopy() 函数，在脚本中管理它也会非常乏味。

循环创建 MHE 和 MPC 模型

更简单的方法是创建两个单独的模型，分别用于 MHE 和 MPC。为此，可以在循环中构建模型 (see complete example)，以便只定义一次变量和方程。

# initialize MHE and MPC
mhe = GEKKO(name='tclab-mhe')
mpc = GEKKO(name='tclab-mpc')

# create 2 models (MHE and MPC) in loop
for m in [mhe,mpc]:
    # Adjustable Parameters
    # heat transfer (W/m2-K)
    m.U = m.FV(value=2.76,lb=1.0,ub=5.0)
    # Semi-fundamental correlations (energy balances)
    m.Equation(mass*Cp*m.TH1.dt() == m.U*A*(m.TaK-m.T1i) \
                  + eps * sigma * A * (m.TaK**4 - m.T1i**4) \
                  + m.Q_C12 + m.Q_R12 \
                  + m.alpha1 * m.Q1)
    # Empirical correlations (lag equations to emulate conduction)
    m.Equation(m.tau * m.TC1.dt() == -m.TC1 + m.TH1)

定义方程式后，可以使用特定于该模式的各种选项配置 MHE 和 MPC 应用程序。

应用特定配置

# ------------------------------
# Configure MHE
mhe.time = np.linspace(0,120,31)
mhe.options.IMODE   = 5 # MHE
# FV tuning
mhe.U.STATUS = 1
mhe.Ta.STATUS = 0
# ------------------------------
# Configure MPC
mpc.time = [0,4,8,12,15,20,25,30,35,40,50,60,70,80,90]
# FV tuning
mpc.U.STATUS = 0
mpc.Ta.STATUS = 0
mpc.U.FSTATUS = 1
mpc.Ta.FSTATUS = 1
# Global Options
mpc.options.IMODE   = 6 # MPC

如果您想在每个循环中轻松地在 MHE 和 MPC 应用程序之间传输值，那么一种选择是将 est.xfer 文件从 MHE 文件夹 mhe.path 复制到 MPC 文件夹 mpc.path 中。这将在 MPC 应用程序中使用来自 MHE 应用程序的更新状态和参数。

【讨论】：