工藝的優(yōu)化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工藝的優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
[0002] 造紙機(jī)中的紙張的水分含量通常通過諸如MPC(模型預(yù)測控制器）的多變量控制 器來控制。多變量控制器根據(jù)測量結(jié)果輸出控制動作，即，輸出控制多個致動器的控制變 量，這些致動器調(diào)節(jié)工藝從而使紙張的水分含量處于目標(biāo)水平。另外，可由對應(yīng)的方式來控 制與紙頁（sheet)或紙幅（web)更加普遍相關(guān)的其它特性。然而，需要進(jìn)一步開發(fā)具有與 紙頁生產(chǎn)相關(guān)的工藝的機(jī)器的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的方案。其由權(quán)利要求1的控制器實現(xiàn)。
[0004] 本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求6的控制工藝的方法。
[0005] 本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求14的控制工藝的系統(tǒng)。
[0006] 在從屬權(quán)利要求中已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0007] 本發(fā)明的控制器能夠控制工藝，從而以最優(yōu)的資源使用來達(dá)到由設(shè)定點數(shù)據(jù)確定 的值。
【附圖說明】
[0008] 現(xiàn)在將參照附圖結(jié)合優(yōu)選實施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中：
[0009] 圖1示出了工藝控制的原理的示例；
[0010] 圖2示出了造紙機(jī)的示例；
[0011] 圖3示出了干燥致動器的示例；
[0012] 圖4示出了紅外干燥器的示例；以及
[0013] 圖5示出了控制方法的流程的示例。
【具體實施方式】
[0014] 下面的實施例僅僅是示例。雖然本說明書可以在若干個位置表述"一個"實施例， 但這不必然意味著每個這樣的表述涉及的是同一個（或多個）實施例或者該特征僅應(yīng)用于 單個實施例。不同實施例的單個特征也可以組合來提供進(jìn)一步的實施例。另外，詞語"包 括"和"包含"應(yīng)當(dāng)被理解為不是將描述的實施例限制為僅由已經(jīng)提到的這些特征組成，而 是這些實施例還可以包括未被特別提到的特征/結(jié)構(gòu)。
[0015] 應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)附圖示出各個實施例時，它們是簡化的表達(dá)，僅示出了一些結(jié)構(gòu) 和/或功能性實體。在這些附圖中示出的連接可以表示邏輯連接或物理連接。各個元件之 間的接口可由能夠使功能性子單元進(jìn)行交互的合適的接口技術(shù)來實現(xiàn)。對本領(lǐng)域技術(shù)人員 來講顯然的是，描述的裝置也可以包括其它功能和結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解的是，用于交互的一些功 能、結(jié)構(gòu)和協(xié)議的細(xì)節(jié)與實際的發(fā)明無關(guān)。因此，在此不需要對其進(jìn)行更詳細(xì)的討論。雖 然已經(jīng)繪制了單獨的實體，但是不同的部件可以被實施為一個或更多個物理實體或邏輯實 體。
[0016] 圖1示出了高級工藝控制器100和資源消耗優(yōu)化器102,其可以位于通用系統(tǒng)控 制器中或者位于與形成系統(tǒng)控制器的物理不同的控制器中。在任何情況下，相對于資源消 耗優(yōu)化器102的數(shù)據(jù)處理，高級工藝控制器100執(zhí)行獨立的數(shù)據(jù)處理。獨立的數(shù)據(jù)處理表 示在高級工藝控制器20和資源消耗優(yōu)化器102之間不存在內(nèi)部影響或內(nèi)部控制。還可以 確定的是，相對于高級工藝控制器100的數(shù)據(jù)處理，資源消耗優(yōu)化器102執(zhí)行自主的數(shù)據(jù)處 理。獨立的數(shù)據(jù)處理還表示在高級工藝控制器100中的控制動作組的形成與在資源消耗優(yōu) 化器102中執(zhí)行的優(yōu)化不是集成的。然而，高級工藝控制器100和資源消耗優(yōu)化器102可 以彼此物理靠近或者甚至可以混合或集成在一起，或者也可以不這樣。
[0017] 工藝控制器100可以包括例如PID (比例-積分-微分）、MPC (模型預(yù)測控制）或 GPC(廣義預(yù)測控制）控制器。工藝110可以進(jìn)行對可包括纖維素 （fibres of cellulose) 等的紙漿（pulp)或紙頁的處理。紙頁或紙漿的處理可以表示制造或其它處理。例如，紙漿 可以被提純。高級工藝控制器100從測量工藝110的狀態(tài)的傳感器108接收測量的數(shù)據(jù)。 高級工藝控制器100接收或者具有可用的設(shè)定點向量，設(shè)定點向量的每個元素與工藝110 的狀態(tài)的特性的期望值具有直接或間接的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)定點可以表示諸如水分、溫度、孔隙 率、光澤度等的參數(shù)。設(shè)定點也可以具有在最大值和最小值之間的可接受的變化范圍。高 級工藝控制器100接收或具有可用的操作成本，其可以取決于致動器的效率，以對工藝110 的狀態(tài)發(fā)揮作用。
[0018] 高級工藝控制器100形成用于多個致動器106的控制動作104的組，而不進(jìn)行與 調(diào)節(jié)工藝110的各個特性的致動器106的使用相關(guān)的經(jīng)濟(jì)和/或能量消耗相關(guān)的考慮，以 獲得具有期望質(zhì)量的最終產(chǎn)品。高級工藝控制器I 00基于測量數(shù)據(jù)設(shè)定點（多個）、操作成 本（多種）和制約因素以迭代的方式反復(fù)形成控制動作104。制約因素表示致動器的功率 (例如，干燥功率）被限制在特定范圍P MIN< P < Pmax之間。另外，高級工藝控制器100可 以具有工藝的模型，其可用于在控制動作104和狀態(tài)的每個重復(fù)的循環(huán)中預(yù)測工藝110的 未來行為?？刂苿幼?04意圖給予多個致動器106以新的操作設(shè)置。新的操作設(shè)置可以與 在前的操作設(shè)置相同，或者新的操作設(shè)置可以與在前的操作設(shè)置不同。新的控制動作104 可以攜帶與相對于當(dāng)前設(shè)置的偏差有關(guān)的信息。
[0019] 在一個實施例中，高級工藝控制器100可以包括至少一個處理器和包括計算機(jī)程 序代碼的至少一個存儲器，其中，至少一個存儲器和計算機(jī)程序代碼被配置為利用至少一 個處理器使得高級工藝控制器100形成控制動作104的組。
[0020] 對于控制的運算，高級工藝控制器100的計算可以被表示為優(yōu)化算法，使特性（例 如水分）相對于設(shè)定點數(shù)據(jù)的預(yù)測誤差經(jīng)過一組致動器制約因素而最小化。即，控制動作 變化A u可以使下面的成本函數(shù)J在預(yù)測的每個時刻可以迭代地最小化：
[0022] 其中：
[0023] hmin=預(yù)測的最小水平
[0024] hmax =預(yù)測的最大水平
[0025] hcon =控制水平
[0026] ePM(i)=預(yù)測的在時亥Ij i的測量特性的誤差
[0027] Δ uSTP (j)=在時亥Ij j的致動器的控制變量的變化
[0028] Wpm =測量的特性的權(quán)重系數(shù)
[0029] Wstp =致動器的權(quán)重
[0030] t =時間。
[0031] 致動器的控制變量的變化AuSTP(j)表示新的控制動作與使該致動器執(zhí)行當(dāng)前設(shè) 置的控制動作的偏差，其對應(yīng)于控制動作變化A mv，其中，字母mv表示受控變量（控制動作 的另一名稱）。控制動作效果可以改變工藝的狀態(tài)或者可以保持工藝的狀態(tài)不變。被測量 和控制的特性可以是例如紙頁的水分、灰分含量、顏色分量。在控制紙頁的水分的情況下， 調(diào)節(jié)水分和對應(yīng)的受控變量的致動器可以包括例如至少一個干燥烘缸、干燥烘缸的蒸汽壓 力、真空輥的真空度、沖擊式干燥器、紅外干燥器等。
[0032] 每組控制動作104產(chǎn)生一個以組區(qū)分（set-specific)的合成控制動作效果Δ CV， 其中，字母cv表示控制變量，即，要控制的變量。即，控制動作104的每次新的迭代具有其 對由致動器106執(zhí)行的總的控制變化的影響，合成控制動作效果ACV( 即，總效果）是獨立 控制動作的效果之和
其中，&表示由高級工藝 控制器100給出的控制動作變化Amvi的權(quán)重或工藝增益。
[0033] 然而，高級工藝控制器100不考慮與致動器106的操作相關(guān)的資源消耗（即，致動 器的操作成本權(quán)重W stp)，也就是說，僅考慮致動器執(zhí)行工藝中的狀態(tài)變化的效率或可行性， 而不關(guān)注致動器的能量和/或原材料消耗及其用于實現(xiàn)該效果的經(jīng)濟(jì)成本。因此，資源消 耗表示能量消耗、原材料消耗和/或金錢消耗。
[0034] 資源消耗優(yōu)化器102從高級工藝控制器100接收至少一組控制動作104。可以逐 個地接收這些組。資源消耗優(yōu)化器102還接收或具有可用的對于每個控制動作變化的消 耗成本&至Ky其基于執(zhí)行該控制動作的實際致動器的資源消耗，其中致動器的數(shù)量為L， L多2。資源消耗優(yōu)化器102可以接收或具有可用的設(shè)定點數(shù)據(jù)。資源消耗優(yōu)化器102可 以接收或具有可用的制約因素。由于不同的致動器具有不同的功率，因此資源消耗不同，所 以它們的操作可以通過該方面來優(yōu)化。然后，資源消耗優(yōu)化器102通過基于與執(zhí)行該控制 動作104的實際致動器相關(guān)的資源消耗來修改至少一個控制動作104,以優(yōu)化與該組控制 動作104相關(guān)的資源消耗。此時，資源消耗優(yōu)化器102使通過修改后的控制動作組可得到 的以組區(qū)分的合成控制動作