20桁を超える対数特性を持つプロセスを制御するためのトリック

私は、対数プロセス特性で20桁以上動作するマシンを構築しています。通常のPIDとPIDのあらゆる種類のバリエーションを試しましたが、良い結果が得られませんでした。PIDには他にどのような代替手段がありますか？

密閉容器内の21％の酸素（高温）から開始し、イオンごとに元の量のlog10（pO2）=-20までイオンを排出します。センサー、ポンプ、電源は十分に敏感です。ポンプ電流を手動で設定するか、プロセスをベビーシットする場合、この部分はすべてうまく機能します。濃度を上げるには、ポンプ電流を下げるだけで、漏れが酸素の追加を処理します。

しかし、ご覧のとおり、PIDを使用して制御を自動化しようとする状況では、ある地域でうまく機能することは別の地域ではまったく不適切です。測定のループ全体が約10秒かかることは役に立ちません。

使用する電流を500mAに制限しましたが、最悪の場合、漏れに対処するために必要な電流は700µAなので、電流の範囲はそれほど大きくありません。センサー電圧の範囲も約100mVから-1Vです。

ポンプ電流の代わりにポンプ電圧を制御できるかもしれません。現在の結果は、酸素量の変化に直接影響します（対数）。ポンプの抵抗は温度と、すべての酸素勾配に依存し、より線形で自動的に調整された応答をもたらします。

PIDの代わりに、モデル予測制御（MPC）[1]、[2]、[3]、[4]があります。

システムは非常に非線形であるため、非線形モデル予測制御（NMPC）[5]、[6]、[7]の使用をお勧めします。

予測コントローラーをモデル化し、システムの将来のダイナミックを予測し、事前にアクションを実行します。このコントローラーは、サンプリング時間ごとにオンライン最適化を実行し、システムの制約を明示的に処理します。