專利名稱：集成模型預(yù)測(cè)控制和優(yōu)化器功能塊的配置和觀察顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及過(guò)程控制系統(tǒng)，具體涉及在過(guò)程控制系統(tǒng)中最佳模型預(yù)測(cè)控制器的使用。
背景技術(shù)：
過(guò)程控制系統(tǒng)，諸如那些用于化學(xué)、石油或其它過(guò)程中的分布式或可伸縮的過(guò)程控制系統(tǒng)，典型地包括ー個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制器，它們經(jīng)由模擬、數(shù)字或組合的模擬/數(shù)字總線可通信地彼此連接在一起、連接到至少ー個(gè)主機(jī)或操作員工作站和連接到ー個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以例如是閥門(mén)、閥門(mén)定位器、開(kāi)關(guān)和發(fā)送器(諸如溫度、壓カ和流速傳感器)，在諸如打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)和測(cè)量過(guò)程參數(shù)的過(guò)程中起作用。過(guò)程控制器接收指示由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備作出的過(guò)程測(cè)量的信號(hào)和/或其它有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，使用這個(gè)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)控制例程井隨后產(chǎn)生控制信號(hào)，這個(gè)控制信號(hào)經(jīng)由總線被發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以控制過(guò)程的操作。 來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器的信息一般可由操作員工作站執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序獲得，以便使得操作員能夠執(zhí)行關(guān)于過(guò)程的任何所期望的功能，諸如查看過(guò)程的當(dāng)前狀態(tài)、修改過(guò)程的操作等。過(guò)程控制器一般被編程來(lái)執(zhí)行不同的算法、子例程或用于多個(gè)不同回路(loop) 的每ー個(gè)的控制回路(它們都是控制例程)，所述控制回路是對(duì)ー個(gè)過(guò)程定義的或包括在一個(gè)過(guò)程中的，諸如流控制回路、溫度控制回路、壓カ控制回路等。一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)這樣的控制回路包括一個(gè)或多個(gè)諸如模擬輸入(Al)功能塊的輸入塊，諸如比例積分微分(PID)或模糊邏輯控制功能塊的單輸出控制塊、諸如模擬輸出(AO)功能塊的單輸出塊。這些控制回路一般執(zhí)行單輸入/單輸出控制，因?yàn)榭刂茐K建立用于控制諸如閥門(mén)位置等的單過(guò)程輸入的單控制輸出。但是，在某些情況下，多個(gè)獨(dú)立操作的、單輸入/單輸出回路的使用不是很有效的，因?yàn)楸豢刂频倪^(guò)程變量不僅被一個(gè)單過(guò)程輸入影響，并且實(shí)際上，每個(gè)過(guò)程輸入都可能影響許多過(guò)程輸出的狀態(tài)。在此的ー個(gè)示例可能出現(xiàn)在例如這樣的過(guò)程中，它具有由兩個(gè)輸入管線填充并且由單輸出管線清空的箱體，每條管線由不同的閥門(mén)控制，其中，箱體的溫度、壓カ和流量被控制在、或接近所期望的值。如上所述，可以利用獨(dú)立的流量控制回路、獨(dú)立的溫度控制回路和獨(dú)立的壓カ控制回路來(lái)執(zhí)行對(duì)箱體的流量、溫度和壓カ的控制。 但是，在這種情況下，在改變輸入閥門(mén)之一的設(shè)置以控制箱體內(nèi)的溫度的溫度控制回路操作中，可能引起箱體內(nèi)的壓カ提高，這例如使得壓カ回路打開(kāi)出ロ閥門(mén)以降低壓カ。這個(gè)行為可能隨后使得流量控制回路關(guān)閉輸入閥門(mén)之一，因此影響溫度并且使得溫度控制回路采取某些其它行動(dòng)。從這個(gè)示例可以明白，單輸入/単輸出控制回路使得過(guò)程輸出(在這種情況下，為流量、溫度和壓カ)表現(xiàn)出不可接受的方式行為，其中，輸出振蕩而達(dá)不到平穩(wěn)的狀態(tài)條件。
模型預(yù)測(cè)控制(MPC)或其它類型的先進(jìn)控制已經(jīng)被用于在其中特定受控的處理變量的改變影響多個(gè)過(guò)程變量或輸出的情況下執(zhí)行過(guò)程控制。自七十年代后期以來(lái)，已經(jīng)報(bào)道了模型預(yù)測(cè)控制的許多成功的實(shí)現(xiàn)方式，并且MPC已經(jīng)成為加工エ業(yè)中先進(jìn)的多變量控制的主要形式。而且，MPC控制已經(jīng)被作為分布式控制系統(tǒng)分層軟件實(shí)現(xiàn)在分布式控制系統(tǒng)中。美國(guó)專利第4，616，308和4，349，869 一般地說(shuō)明了可以用于過(guò)程控制系統(tǒng)內(nèi)的MPC 控制器。一般來(lái)說(shuō)，MPC是多輸入/多輸出控制策略，其中測(cè)量每個(gè)過(guò)程輸入的改變對(duì)各個(gè)過(guò)程輸出的影響，并且這些測(cè)量的響應(yīng)被隨后用于建立過(guò)程的控制矩陣或模型。所述處理模型或控制矩陣(它通常定義過(guò)程的穩(wěn)態(tài)操作)被數(shù)學(xué)反轉(zhuǎn)，并且隨后被用于或作為多輸入/多輸出控制器以根據(jù)過(guò)程輸入的改變來(lái)控制過(guò)程輸出。在一些情況下，過(guò)程模型被表示為對(duì)于每個(gè)過(guò)程輸入的過(guò)程輸出響應(yīng)曲線(典型地為階躍響應(yīng)曲線)，可以根據(jù)例如提供給每個(gè)過(guò)程輸入的一系列偽隨機(jī)步驟改變來(lái)建立這些曲線。這些響應(yīng)曲線可以用于以公知的方式來(lái)對(duì)過(guò)程進(jìn)行模型化。模型預(yù)測(cè)控制是本領(lǐng)域內(nèi)所公知的，因此在此不說(shuō)明其 _ヤ。iai，MPCtQin， S. Joe and Thomas A. Badgwe 11, "An Overview of Industrial Model Predictive Control Technology,"AIChE Consference, 1996(Qin, S. Joe 禾ロ Thomas A. Badgwell，“エ業(yè)模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)概覽”，美國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)會(huì)議，1996)中被一般地說(shuō)明。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，MPC是很有效的和有用的控制技木，它已經(jīng)與過(guò)程優(yōu)化相結(jié)合地被使用。為了優(yōu)化使用MPC的過(guò)程，優(yōu)化器(optimizer)最小化或最大化ー個(gè)或多個(gè)由MPC例程確定的過(guò)程輸入變量，以便使得過(guò)程在最佳點(diǎn)運(yùn)行。雖然該技術(shù)是可以被計(jì)算的，但是必須選擇例如對(duì)于改進(jìn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(例如過(guò)程流量或質(zhì)量)有重要影響的過(guò)程變量以從經(jīng)濟(jì)角度優(yōu)化過(guò)程。從財(cái)政或經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)的在最佳點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程典型地要求彼此相結(jié)合地控制多個(gè)過(guò)程變量，而不僅僅是單個(gè)過(guò)程變量。已經(jīng)提出利用二次規(guī)劃技術(shù)或諸如內(nèi)點(diǎn)方法的更現(xiàn)代的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)作為提供具有MPC的動(dòng)態(tài)優(yōu)化的解決方案。利用這些方法，考慮到過(guò)程動(dòng)態(tài)、當(dāng)前約束和優(yōu)化目標(biāo)，確定優(yōu)化方案，優(yōu)化器向控制器提供在控制器輸出(即，過(guò)程的被控變量)中的變動(dòng)。但是，這個(gè)方法具有很大的計(jì)算負(fù)擔(dān)，在當(dāng)前的技術(shù)水平上不是實(shí)際可行的。在使用MPC的多數(shù)情況下，在過(guò)程中可以獲得的被控變量(即MPC例程的控制輸出)的數(shù)量大于過(guò)程的控制變量的數(shù)量(即必須被控制在特定的設(shè)定點(diǎn)的過(guò)程變量的數(shù)量)。結(jié)果，通常存在優(yōu)化和約束處理的多個(gè)自由度。理論上，為了執(zhí)行這樣的優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)計(jì)算由定義過(guò)程的最佳操作點(diǎn)的過(guò)程變量、約束、極限和經(jīng)濟(jì)因素表示的值。在許多情況下， 這些過(guò)程變量是被約束的變量，因?yàn)樗鼈兙哂信c它們所屬的過(guò)程的物理特性相關(guān)的極限， 在所述過(guò)程中必須保持這些變量。例如，表示箱體水平的過(guò)程變量限于實(shí)際箱體可以物理地達(dá)到的最大和最小水平。優(yōu)化函數(shù)可以計(jì)算與每個(gè)受約束的或輔助的變量相關(guān)聯(lián)的成本和/或收益以工作在收益最大、成本最小的水平上等。這些輔助變量的測(cè)量可以隨后作為輸入提供到MPC例程，并且被MPC例程作為具有與由優(yōu)化例程定義的輔助變量的操作點(diǎn)相同的設(shè)定點(diǎn)的控制變量。MPC提供由僅僅用于平方控制的應(yīng)用所經(jīng)常要求的最佳性能，在用于平方控制 (square control)的應(yīng)用中，過(guò)程的控制輸入(即由控制例程產(chǎn)生的受控變量)的數(shù)量等于受控的過(guò)程變量(即控制器的輸入)的數(shù)量。但是在多數(shù)情況下，輔助約束變量的數(shù)量加上過(guò)程控制變量的數(shù)量大于受控變量的數(shù)量。這樣的非平方配置的MPC的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致不可接受的不良性能。相信其它人已經(jīng)試圖通過(guò)動(dòng)態(tài)選擇與受控變量數(shù)量相同的一組控制和受約束變量、在線或在過(guò)程操作期間產(chǎn)生控制器以確定受控變量中的下次變化來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。但是，這個(gè)技術(shù)計(jì)算上昂貴，因?yàn)樗M(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)換，并且不能用于一些情況，例如在過(guò)程控制器中被實(shí)現(xiàn)為功能塊的MPC。同等重要的是，所產(chǎn)生的控制器的輸入和輸出的一些組合可能導(dǎo)致病態(tài)控制器，它導(dǎo)致不可接受的操作。雖然可以離線建立控制器配置使驗(yàn)證和改進(jìn)控制的調(diào)整，但是這個(gè)任務(wù)對(duì)于在線操作是過(guò)大的負(fù)擔(dān)，并且是在控制器級(jí)不可能實(shí)際實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
一種接口或顯示例程被提供用于觀察和配置一個(gè)功能塊，這個(gè)功能塊在過(guò)程控制系統(tǒng)中執(zhí)行集成優(yōu)化和控制。接口例程可以使用戶能夠觀察或配置過(guò)程控制系統(tǒng)中與集成優(yōu)化和控制塊相關(guān)聯(lián)的變量、值或其它參數(shù)。例如，接口例程可以顯示集成功能塊的當(dāng)前操作狀態(tài)，可以使得用戶選擇用于提供集成優(yōu)化和控制的功能塊的輸入和輸出，可以使得用戶選擇特定的或所期望的用于所述功能塊中的優(yōu)化功能，等等。接口例程還可以以下述方式來(lái)顯示與集成功能塊的優(yōu)化器和控制器部分相關(guān)聯(lián)的多個(gè)輸入輸出曲線，所述方式使得容易觀察和選擇作為由集成功能塊使用的算法的一部分的這些曲線。在一個(gè)實(shí)施例中，用于建立或觀察具有集成優(yōu)化器和多輸入/多輸出控制例程的控制塊的過(guò)程控制配置系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；配置例程，它被存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，并在處理器上被執(zhí)行。所述配置例程包括存儲(chǔ)例程，它存儲(chǔ)由優(yōu)化器和多輸入/多輸出控制例程之一或兩者使用的、與多個(gè)控制和輔助變量以及與多個(gè)受控變量有關(guān)的信息。過(guò)程控制配置系統(tǒng)還包括顯示例程，用于向用戶提供關(guān)于一個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量的顯示。如果期望的話，所述存儲(chǔ)例程用于存儲(chǔ)多個(gè)響應(yīng)曲線，每個(gè)響應(yīng)曲線定義控制和輔助變量之一對(duì)受控變量之一的響應(yīng)，顯示例程用于在顯示器上提供要由用戶查看的響應(yīng)曲線的子集，所述響應(yīng)曲線的子集包括控制和輔助變量的每個(gè)對(duì)受控變量之一的響應(yīng)。如果期望的話，所述配置例程可以包括這樣的一個(gè)例程，它使得用戶能夠選擇控制和輔助變量之一來(lái)作為對(duì)顯示器上的受控變量之一最佳響應(yīng)的，所述配置例程可以包括這樣一個(gè)例程，它使得用戶能夠剪切和復(fù)制在控制塊中的變量的響應(yīng)曲線。


圖1是一個(gè)包括控制模塊的過(guò)程控制系統(tǒng)的方框圖，所述控制模塊具有先進(jìn)的控制器功能塊，它將優(yōu)化器和MPC控制器集成在一起；圖2是具有集成的優(yōu)化器和MPC控制器的、圖1中的先進(jìn)控制器功能塊的方框圖；圖3是圖解建立和安裝圖2的集成優(yōu)化器和MPC控制器功能塊的方式的流程圖；圖4是圖解在在線過(guò)程操作期間圖2的集成優(yōu)化器和MPC控制器的操作的流程圖5是圖解在執(zhí)行過(guò)程控制的控制模塊中的先進(jìn)控制塊的配置程序的屏幕顯示；圖6是圖解表示圖5的先進(jìn)控制塊特性的對(duì)話框的配置程序的屏幕顯示；圖7是圖解選擇或指定在圖5的顯示中描述的先進(jìn)控制功能塊的輸入和輸出方式的配置程序的屏幕顯示；圖8是由使得用戶或操作員能夠選擇用于建立先進(jìn)控制塊的一組目標(biāo)功能之一的配置程序的屏幕顯示；圖9是可以用于使得用戶能夠在建立先進(jìn)控制塊期間執(zhí)行測(cè)試和建立過(guò)程模型的測(cè)試屏幕的屏幕顯示；圖10是圖解指示不同控制和輔助變量對(duì)一個(gè)特定受控變量的響應(yīng)的階躍響應(yīng)的配置程序的屏幕顯示；圖11是圖解將圖9的控制和輔助變量之一選擇為與所述受控變量主要相關(guān)聯(lián)的方式的配置程序的屏幕顯示；圖12是圖解指示同一控制或輔助變量對(duì)不同受控變量的響應(yīng)的階躍響應(yīng)的配置程序的屏幕顯示；圖13是圖解復(fù)制要被復(fù)制用于不同模型的模型的階躍響應(yīng)之一的方式的屏幕顯示；圖14是圖解觀察和改變階躍響應(yīng)曲線的方式的屏幕顯示；圖15是圖解在先進(jìn)控制塊操作期間向操作員提供信息的對(duì)話屏幕的屏幕顯示；圖16是圖解可以被提供給用戶或操作員以執(zhí)行對(duì)先進(jìn)控制塊的診斷的診斷屏
幕的屏幕顯示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D1，過(guò)程控制系統(tǒng)10包括過(guò)程控制器11，它與數(shù)據(jù)歷史單元12和一個(gè)或多個(gè)主機(jī)工作站或計(jì)算機(jī)13 (可以是任何類型的個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等)可通信地連接，每個(gè)主機(jī)工作站或計(jì)算機(jī)13具有一個(gè)顯示屏幕14?？刂破?1也經(jīng)由輸入/輸出(I/O)卡26和觀連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15-22。數(shù)據(jù)歷史單元12可以是任何所期望類型的數(shù)據(jù)收集單元，它具有任何所期望類型的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器和任何所期望或公知的軟件、硬件或固件，數(shù)據(jù)歷史單元12可以是與工作站13分離的(如圖1所示)、或者是工作站13之一的一部分?？刂破?1可以例如是由Fisher-Rosemount Systems, Inc.公司銷售的DeltaV 控制器，它經(jīng)由例如以太網(wǎng)連接或任何其它所期望的通信網(wǎng)絡(luò)四可通信地連接到主機(jī)計(jì)算機(jī)13和數(shù)據(jù)歷史單元12。通信網(wǎng)絡(luò)四的形式可以是局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、電信網(wǎng)絡(luò)等，可以利用硬連線或無(wú)線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)29。控制器11利用與例如標(biāo)準(zhǔn)4-20ma設(shè)備和/或任何智能通信協(xié)議相關(guān)聯(lián)的任何所期望硬件和軟件可通信地連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15-22，所述智能通信協(xié)議諸如FOUNDATION現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)協(xié)議、HART協(xié)議等?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15-22可以是任何類型的設(shè)備，諸如傳感器、閥門(mén)、發(fā)送器、定位器等，而I/O卡沈和觀可以是任何類型的符合所期望的通信或控制器協(xié)議的I/O設(shè)備。在圖1所示的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15-18是4-20ma標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，它們通過(guò)模擬線與I/O卡沈通信，而現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備19-22是諸如Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能設(shè)備，它們利用Fieldbus協(xié)議通信通過(guò)數(shù)字總線與1/0卡觀通信。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15-22可以符合任何其它所期望的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括未來(lái)開(kāi)發(fā)的任何標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。控制器11可以是在其中具有至少一個(gè)處理器的工廠10內(nèi)的許多分布式控制器之一，它實(shí)現(xiàn)或預(yù)見(jiàn)一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制例程，其包括存儲(chǔ)在其中的或否則與其相關(guān)的控制回路?？刂破?1也與設(shè)備15-22、主機(jī)計(jì)算機(jī)13和數(shù)據(jù)歷史單元12通信，以便以任何所期望的方式控制過(guò)程。應(yīng)當(dāng)注意，在此所述的任何控制例程或要素如果期望的話可以具有由不同的控制器或其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行的部分。同樣，要在過(guò)程控制系統(tǒng)10內(nèi)實(shí)現(xiàn)的、在此所述的控制例程或要素可以采用任何形式，包括軟件、固件、硬件等。為了這個(gè)討論的目的，過(guò)程控制要素可以是過(guò)程控制系統(tǒng)的任何部分，包括例如存儲(chǔ)在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的例程、塊或模塊?？刂评炭梢允悄K或諸如子例程的控制程序的任何部分、子例程的部分(諸如代碼行)等，它可以以任何所期望的軟件格式被實(shí)現(xiàn)，諸如使用梯形邏輯(ladder logic)、順序功能表、功能塊表、面向?qū)ο蟮木幊袒蛉魏纹渌能浖幊陶Z(yǔ)言或設(shè)計(jì)范例。同樣，控制例程可以被硬編碼到例如一個(gè)或多個(gè)EPR0M、EEPR0M、特定用途集成電路(ASIC)或任何其它硬件或固件元素中。進(jìn)一步，可以使用任何設(shè)計(jì)工具來(lái)設(shè)計(jì)控制例程，所述設(shè)計(jì)工具包括圖形設(shè)計(jì)工具或任何其它類型的軟件/硬件/固件編程或設(shè)計(jì)工具。因此，控制器11可以被配置來(lái)以任何所期望的方式實(shí)現(xiàn)控制策略或控制例程。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器11使用通常所稱的功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)控制策略，其中，每個(gè)功能塊是整體控制例程的一部分或?qū)ο?，并?經(jīng)由被稱為鏈接的通信)與其它功能塊相結(jié)合地工作以實(shí)現(xiàn)在過(guò)程控制系統(tǒng)10內(nèi)的過(guò)程控制回路。功能塊一般執(zhí)行輸入功能、控制功能或輸出功能之一，輸入功能諸如與發(fā)射器、傳感器或其它過(guò)程參數(shù)測(cè)量設(shè)備相關(guān)的輸入功能，控制功能諸如與執(zhí)行PID、模糊邏輯等控制的控制相關(guān)的控制功能，輸出功能控制諸如閥門(mén)的一些設(shè)備的操作以在過(guò)程控制系統(tǒng)10內(nèi)執(zhí)行一些物理功能。當(dāng)然，也存在混合和其它類型的功能塊。功能塊可以被存儲(chǔ)在控制器11中并且由控制器11執(zhí)行，這種情況典型的是當(dāng)這些功能塊被用于、或相關(guān)于4-20ma標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和諸如HART設(shè)備這樣類型的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，或可以被存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身和由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身執(zhí)行，這可以是對(duì)于Fieldbus設(shè)備的情況。雖然在此可以使用面向?qū)ο蟮木幊谭独墓δ軌K控制策略來(lái)提供對(duì)控制系統(tǒng)的描述，但是也可以利用諸如梯形邏輯、順序功能圖等的其它約定或利用任何其它期望的編程語(yǔ)言或范例來(lái)實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)控制策略或控制回路或模塊。如圖1的擴(kuò)展塊30所示，控制器11可以包括多個(gè)被圖解為例程32和34的單回路控制例程，并且可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)被圖解為控制回路36的先進(jìn)控制塊。每個(gè)這樣的回路典型地被稱為控制模塊。單回路控制例程32和34被圖解為利用單輸入/單輸出模糊邏輯控制塊和單輸入/單輸出PID控制塊來(lái)實(shí)施單回路控制，單輸入/單輸出模糊邏輯控制塊和單輸入/單輸出PID控制塊分別連接到適當(dāng)?shù)哪M輸入(Al)和模擬輸出(AO)功能塊，模擬輸入(Al)和模擬輸出(AO)功能塊可能與諸如閥門(mén)的過(guò)程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)、與諸如溫度和壓力發(fā)送器的測(cè)量設(shè)備相關(guān)聯(lián)或與在過(guò)程控制系統(tǒng)10內(nèi)的任何其它設(shè)備相關(guān)聯(lián)。先進(jìn)控制回路36被圖解為包括先進(jìn)控制塊38，它具有與多個(gè)AI功能塊可通信地連接的輸入和與多個(gè)AO功能塊可通信地連接的輸出，但是先進(jìn)控制塊38的輸入和輸出可以被可通信地連接到任何其它的所期望功能塊或控制元件以接收其它類型的輸入和提供其它類型的控制輸出。如將進(jìn)一步說(shuō)明的，先進(jìn)控制塊38可以是這樣的控制塊，它集成模型預(yù)測(cè)控制例程與優(yōu)化器以執(zhí)行過(guò)程或一部分過(guò)程的優(yōu)化控制。雖然在此說(shuō)明先進(jìn)控制塊38包括模型預(yù)測(cè)控制(MPC)塊，但是先進(jìn)控制塊38也可以包括任何其它的多輸入/多輸出控制例程或程序，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建?；蚩刂评獭⒍嘧兞磕：壿嬁刂评痰??？梢悦靼?，包括先進(jìn)控制塊38的圖1所示的功能塊可以由控制器11執(zhí)行，或者可以位于任何其它的處理設(shè)備中或可以由任何其它的處理設(shè)備執(zhí)行，諸如工作站13之一或甚至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備19-22之一。如圖1所示，工作站13之一包括先進(jìn)控制塊產(chǎn)生例程40，用于建立、下載和實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制塊38。雖然這個(gè)先進(jìn)控制塊產(chǎn)生例程40可以被存儲(chǔ)在工作站13的一個(gè)存儲(chǔ)器中并且可以由其中的處理器執(zhí)行，但是如果期望的話，這個(gè)例程(或其任何部分)可以另外或作為另一選擇被存儲(chǔ)在過(guò)程控制系統(tǒng)10內(nèi)的任何其它設(shè)備中和由其執(zhí)行。一般而言，先進(jìn)控制塊產(chǎn)生例程40包括控制塊建立例程42，它建立在此進(jìn)一步說(shuō)明的先進(jìn)控制塊，并且將這個(gè)先進(jìn)控制塊連接到過(guò)程控制系統(tǒng)中；過(guò)程建模例程44，它根據(jù)由先進(jìn)控制塊收集的數(shù)據(jù)建立過(guò)程或其一部分的過(guò)程模型；控制邏輯參數(shù)建立例程46，它從過(guò)程模型建立用于先進(jìn)控制塊的控制邏輯參數(shù)，并且在先進(jìn)控制塊中存儲(chǔ)或下載這些控制邏輯參數(shù)，以用于控制過(guò)程；優(yōu)化器例程48，它建立優(yōu)化器來(lái)用于先進(jìn)控制塊?？梢悦靼?，例程42、44、46和48可以由一系列不同的例程構(gòu)成，諸如第一例程，它建立一個(gè)先進(jìn)控制元素，該元素具有被適配來(lái)接收過(guò)程輸出的控制輸入，并且具有被適配來(lái)向過(guò)程輸入提供控制信號(hào)的控制輸出；第二例程，它使得用戶能夠下載和可通信地連接過(guò)程控制例程(可以是任何所期望的配置例程)內(nèi)的先進(jìn)控制元素；第三例程，它使用先進(jìn)控制元素來(lái)向每個(gè)過(guò)程輸入提供激勵(lì)波形；第四例程，它使用先進(jìn)控制元素來(lái)收集反映每個(gè)過(guò)程輸出對(duì)激勵(lì)波形的響應(yīng)的數(shù)據(jù)；第五例程，它選擇或使得用戶能夠選擇一組用于先進(jìn)控制塊的輸入；第六例程，它建立過(guò)程模型；第七例程，它從功能模型來(lái)產(chǎn)生先進(jìn)控制邏輯參數(shù)；第八例程，它將先進(jìn)控制邏輯和一如果需要的話——過(guò)程模型放在先進(jìn)控制元素內(nèi)，以使得先進(jìn)控制元素控制過(guò)程；第九例程，它選擇或使得用戶能夠選擇一個(gè)優(yōu)化器來(lái)用于先進(jìn)控制塊38中。圖2圖解了與過(guò)程50可通信地連接的先進(jìn)控制塊38的一個(gè)實(shí)施例的更詳細(xì)的方框圖，可以明白，先進(jìn)控制塊38產(chǎn)生一組受控變量MV，這些受控變量MV被提供到其它功能塊，這些其它功能塊繼而連接到過(guò)程50的控制輸入。如圖2所示，先進(jìn)控制塊38包括MPC控制器塊52、優(yōu)化器54、目標(biāo)轉(zhuǎn)換塊55、階躍響應(yīng)模型或控制矩陣56、輸入處理/過(guò)濾塊58。MPC控制器52可以是任何標(biāo)準(zhǔn)、方形MXM(其中M可以是任何大于1的數(shù))MPC例程或程序，它具有與輸出相同數(shù)量的輸入。MPC控制器52作為輸入接收在過(guò)程50內(nèi)測(cè)量的一組N個(gè)控制和輔助變量CV和AV (它們是值的向量)；一組干擾變量DV，它們是未來(lái)某個(gè)時(shí)間提供到過(guò)程50的已知或預(yù)期的改變或干擾；和一組穩(wěn)態(tài)目標(biāo)控制和輔助變量CVt和AVT，它們被從目標(biāo)轉(zhuǎn)換塊陽(yáng)提供。MPC控制器52使用這些輸入來(lái)(以控制信號(hào)的形式)建立一組M個(gè)受控變量MV，并且提供這些受控變量MV信號(hào)來(lái)控制過(guò)程50。而且，MPC控制器52在控制級(jí)計(jì)算并向輸入處理/過(guò)濾塊58提供一組分別表示控制變量CV、輔助變量AV和受控變量MV的預(yù)測(cè)值的、預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)控制變量CVss和輔助變量AVss,以及一組預(yù)測(cè)的穩(wěn)態(tài)受控變量MVSS。輸入處理/過(guò)濾塊58處理控制變量、輔助變量和受控變量CVSS、AVSS、MVSS的所確定的預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)值，以降低噪聲和未預(yù)測(cè)的干擾對(duì)這些變量的影響?？梢悦靼?，輸入處理/過(guò)濾塊58可以包括低通濾波器或任何其它輸入處理，所述任何其它輸入處理降低噪聲、建模差錯(cuò)和干擾對(duì)這些值影響，并且向優(yōu)化器M提供過(guò)濾的控制變量、輔助變量和受控變量 CVssfilλ AVssfilΛ MVssfiI。
優(yōu)化器M在這個(gè)示例中是線性規(guī)劃(LP)優(yōu)化器，它使用可以從選擇塊62提供的目標(biāo)函數(shù)(OF)來(lái)執(zhí)行過(guò)程優(yōu)化?；蛘撸瑑?yōu)化器M可以是二次規(guī)劃優(yōu)化器，它是具有線性模型和二次目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化器。一般而言，目標(biāo)功能OF將指定與多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量中的每個(gè)相關(guān)的成本和收益，優(yōu)化器M通過(guò)最大化和最小化目標(biāo)函數(shù)來(lái)為那些變量設(shè)置目標(biāo)值。選擇塊62可以選擇被提供到優(yōu)化器M的目標(biāo)函數(shù)OF來(lái)作為一組預(yù)先存儲(chǔ)的目標(biāo)函數(shù)64之一，目標(biāo)函數(shù)64數(shù)學(xué)地表示定義過(guò)程50的最佳操作的不同方式。例如，預(yù)先存儲(chǔ)的目標(biāo)函數(shù)64之一可以被配置來(lái)最大化工廠的收益，另一個(gè)目標(biāo)函數(shù)64可以被配置來(lái)最小化短缺的特定原材料的使用，而再一個(gè)目標(biāo)函數(shù)64可以被配置來(lái)最大化在過(guò)程50內(nèi)制造的產(chǎn)品的質(zhì)量。一般而言，目標(biāo)函數(shù)使用與控制、輔助和受控變量的每個(gè)變動(dòng)相關(guān)的成本或收益，以確定在一組可接受的點(diǎn)內(nèi)的最佳過(guò)程操作點(diǎn)，所述一組可接受的點(diǎn)由控制變量CV的設(shè)定點(diǎn)值或范圍以及輔助變量和受控變量AV和MV的極限來(lái)定義。當(dāng)然，任何期望的目標(biāo)函數(shù)都可以被使用來(lái)取代或附加到在此描述的目標(biāo)函數(shù)，包括在一定程度上優(yōu)化多個(gè)所關(guān)心項(xiàng)目的每個(gè)的目標(biāo)函數(shù)，所述所關(guān)心項(xiàng)目諸如原材料的使用、收益等。為了選擇目標(biāo)函數(shù)64之一，用戶或操作員可以提供要使用的目標(biāo)函數(shù)64的一個(gè)指示，通過(guò)操作員或用戶終端(諸如圖1的工作站13之一)來(lái)選擇這個(gè)目標(biāo)函數(shù)，所述選擇是經(jīng)由輸入66被提供到選擇塊62的。響應(yīng)于輸入66，選擇塊62向優(yōu)化器M提供所選擇的目標(biāo)函數(shù)OF。當(dāng)然，用戶或操作員可以改變?cè)谶^(guò)程操作期間使用的目標(biāo)函數(shù)。如果期望的話，可以在用戶不提供或選擇目標(biāo)函數(shù)的情況下使用默認(rèn)目標(biāo)函數(shù)。下面將詳細(xì)討論一個(gè)可能的默認(rèn)目標(biāo)函數(shù)。雖然被圖解為先進(jìn)控制塊38的一部分，但是不同的目標(biāo)函數(shù)可以存儲(chǔ)在圖1的操作終端13中，并且這些目標(biāo)函數(shù)之一可以在建立或產(chǎn)生這個(gè)塊期間被提供給先進(jìn)控制塊38。除了目標(biāo)函數(shù)0F，優(yōu)化器M作為輸入還接收一組控制變量設(shè)定點(diǎn)(它們典型地是操作員指定的、用于過(guò)程50的控制變量CV的設(shè)定點(diǎn)，并且可以被操作員或其它用戶改變)和與每個(gè)控制變量CV相關(guān)聯(lián)的范圍和加權(quán)或優(yōu)先級(jí)。優(yōu)化器M此外還接收輔助變量的一組范圍或約束極限和一組加權(quán)或優(yōu)先級(jí)、以及用于控制過(guò)程50的受控變量MV的一組極限。一般而言，輔助和受控變量的范圍(典型地基于工廠的物理特性)定義輔助受控變量的極限，而控制變量的范圍提供這樣的一個(gè)范圍，其中，控制變量可以為過(guò)程的滿意控制而操作。控制和輔助變量的加權(quán)指定在優(yōu)化過(guò)程期間控制變量和輔助變量相對(duì)于彼此的相對(duì)重要程度，并且可以在一些情況下，如果一些約束被損害，則用于使得優(yōu)化器討能夠產(chǎn)生控制目標(biāo)方案。在操作期間，優(yōu)化器M可以使用線性規(guī)劃(LP)技術(shù)來(lái)執(zhí)行優(yōu)化。如所公知的，線性規(guī)劃是最大化或最小化被稱為目標(biāo)函數(shù)的某個(gè)附加函數(shù)的數(shù)學(xué)技術(shù)，用于求解一組線性方程和不等式。如上所述，目標(biāo)函數(shù)可以表達(dá)諸如成本或收益的經(jīng)濟(jì)值，但是也可以表達(dá)其它目標(biāo)。此外，可以明白，穩(wěn)態(tài)增益矩陣定義每個(gè)可能的受控變量和控制或輔助變量對(duì)的穩(wěn)態(tài)增益。換句話說(shuō)，穩(wěn)態(tài)增益矩陣定義對(duì)于在每個(gè)受控和干擾變量中的單位變化在每個(gè)控制和輔助變量中的穩(wěn)態(tài)增益。這個(gè)穩(wěn)態(tài)增益矩陣一般是NXM矩陣，其中，N是控制和輔助變量的數(shù)量，M是在優(yōu)化器例程中使用的受控變量的數(shù)量。一般，N可以大于、等于或小于M，在最一般的情況下，N大于M。CN 102566415 A 使用任何公知或標(biāo)準(zhǔn)的LP算法或技術(shù)，優(yōu)化器M反復(fù)確定一組目標(biāo)受控變量MVt (從穩(wěn)態(tài)增益矩陣確定)，這組目標(biāo)受控變量MVt最大化或最小化所選擇的目標(biāo)函數(shù)0F，產(chǎn)生滿足或落入控制變量CV設(shè)定點(diǎn)范圍極限、輔助變量AV約束極限和受控變量MV極限內(nèi)的過(guò)程操作。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化器M實(shí)際確定在受控變量中的變化，并且使用所預(yù)測(cè)的穩(wěn)態(tài)控制變量、輔助變量和受控變量CVSSfil、AVssfil, MVssfil的指示來(lái)從它的當(dāng)前操作確定在過(guò)程操作中的改變，即確定在達(dá)到目標(biāo)或最佳過(guò)程操作點(diǎn)的過(guò)程期間的MPC控制例程的動(dòng)態(tài)操作。這個(gè)動(dòng)態(tài)操作是重要的，因?yàn)樵趶漠?dāng)前操作點(diǎn)到目標(biāo)操作點(diǎn)的移動(dòng)中必須保證不損害任何約束極限。在一個(gè)實(shí)施例中，LP優(yōu)化器M可以被設(shè)計(jì)來(lái)最小化下列形式的目標(biāo)函數(shù)Q = Ρ、Α* Δ MV+C' Δ MV其中
Q=總成本/收益P =與AV和CV相關(guān)聯(lián)的收益向量C=與MV相關(guān)聯(lián)的成本向量A=增益矩陣 Δ MV =用于在MV中所計(jì)算的改變的向量收益值是正數(shù)，成本值是負(fù)數(shù)，用于指示它們對(duì)目標(biāo)的影響。使用這個(gè)目標(biāo)函數(shù)，LP優(yōu)化器M計(jì)算在受控變量MV中的變化，所述變化最小化目標(biāo)函數(shù)并且同時(shí)保證控制變量CV保持在自它們的目標(biāo)設(shè)定點(diǎn)的一個(gè)范圍中、輔助變量AV保持在它們的上和下約束極限內(nèi)、受控變量MV保持在它們的上和下極限內(nèi)。在可以使用的一個(gè)優(yōu)化程序中，受控變量的遞增值被用于當(dāng)前時(shí)間(t)，受控變量的遞增量的和被用于控制級(jí)，并且在預(yù)測(cè)級(jí)確定控制和輔助變量的遞增值而不是位置當(dāng)前值，這在LP應(yīng)用中是典型的。當(dāng)然，LP算法可以被適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)來(lái)用于這個(gè)變化。在任何情況下，LP優(yōu)化器討可以使用穩(wěn)態(tài)模型，結(jié)果，對(duì)于它的應(yīng)用需要穩(wěn)態(tài)條件。利用在MPC設(shè)計(jì)中通常使用的預(yù)測(cè)級(jí)，對(duì)于自調(diào)節(jié)過(guò)程保證了未來(lái)的穩(wěn)態(tài)。用于mXn輸入-輸出過(guò)程
的、具有以遞增形式表達(dá)的預(yù)測(cè)級(jí)P、控制級(jí)c的-
Δ CV (t+p) = Α* Δ MV (t+c)
-個(gè)可能的預(yù)測(cè)過(guò)程穩(wěn)態(tài)方程是
其中
ACV(t + p) =
A =
aU--aIm
anl+ + +anm
AMV (t + c) =
Acv1
Acv
表示在預(yù)測(cè)級(jí)(t+p)的終端的輸出中的預(yù)測(cè)改變
是mxn增益矩陣的過(guò)程穩(wěn)態(tài)，
Amv,
Amv,,
表示在控制級(jí)(t+c)的終端受控變量的改變( 向量AMV(t+C)表示由每個(gè)控制器輸出Hivi進(jìn)行的在控制級(jí)的改變的和，以便 Amv, = ^jmvXt +1)
i = 1,2,
m
；=L
12
所述改變應(yīng)當(dāng)滿足對(duì)于受控變量MV和控制變量CV的極限(在此輔助變量被當(dāng)作控制變量)MVfflin 彡 MV 當(dāng)前 + Δ MV (t+c)彡 MVfflaxCVfflin ( CV 刪 + Δ CV (t+c) ( CVfflax在這種情況下，用于最大化乘積值和最小化原材料成本的目標(biāo)函數(shù)可以被聯(lián)合定義為Q = -UCVt * ^CVit + P) + UMVt * AMV(t + c)
min其中UCV是用于在控制變量CV過(guò)程值中的單位改變的成本向量；UMV是用于在受控變量MV過(guò)程值中的單位改變的成本向量。代入上述的第一方程，目標(biāo)函數(shù)可以以受控變量MV的形式被表達(dá)為Q = ~UCVT * A * amv^ + c) + UMVT * ^MV(t + c)
min為了找到最佳的解，LP算法對(duì)由這個(gè)方程定義的區(qū)域中的初始頂點(diǎn)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，并在每下個(gè)步驟改進(jìn)解直到該算法確定了具有目標(biāo)函數(shù)的最大值(或最小值)的頂點(diǎn)來(lái)作為最佳解。所確定的最佳受控變量值被用作要在控制級(jí)獲得的目標(biāo)受控變量MVT。一般而言，在所準(zhǔn)備的矩陣上運(yùn)行LP算法返回三種可能的結(jié)果。首先，對(duì)于目標(biāo)受控變量MVt存在唯一的解。第二，該解無(wú)限，如果每個(gè)控制和輔助變量具有上限和下限則不發(fā)生這個(gè)結(jié)果。第三，沒(méi)有解，這表示對(duì)輔助變量的界限或約束太嚴(yán)。為了處理第三種情況，可以放松整體約束以獲得一個(gè)解?；镜募僭O(shè)是對(duì)受控變量的極限(高/低限)不能被優(yōu)化器改變。對(duì)于輔助變量的約束或極限(高/低限)也是這樣。但是，優(yōu)化器可以從向指定設(shè)定點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制變量CV(CV設(shè)定點(diǎn)控制)改變到向自設(shè)定點(diǎn)或在設(shè)定點(diǎn)周圍的范圍內(nèi)的任何值驅(qū)動(dòng)控制變量(CV范圍控制)。在這種情況下，允許控制變量的值位于一個(gè)范圍內(nèi)而不是在特定的設(shè)定點(diǎn)。如果存在幾個(gè)損害它們的約束的輔助變量AV，并且從CV設(shè)定點(diǎn)控制向CV范圍控制的轉(zhuǎn)換不提供一個(gè)解，則也可能根據(jù)所提供的加權(quán)或優(yōu)先級(jí)指定來(lái)放松或忽略輔助變量的約束。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)最小化允許它們中的每個(gè)損害它們各自的約束的輔助變量的均方誤差、或通過(guò)依序放棄具有最低優(yōu)先級(jí)的輔助變量的約束，來(lái)確定解。如上所述，目標(biāo)函數(shù)OF可以被控制塊產(chǎn)生程序40選擇或設(shè)置為默認(rèn)。一種建立這樣的默認(rèn)設(shè)置的方法被提供如下。特別地，雖然期望提供優(yōu)化能力，但是在許多情況下可能僅僅要求以仍然遵守輔助變量和受控變量的操作約束的方式來(lái)維持控制變量的設(shè)定點(diǎn)。對(duì)于這些應(yīng)用，塊38可以被配置來(lái)唯一地作為MPC功能塊進(jìn)行操作。為了提供這種使用方便，可以自動(dòng)建立默認(rèn)的“操作”目標(biāo)函數(shù)，并且將默認(rèn)的成本以及默認(rèn)的輔助變量AV加權(quán)分配到其中不同的變量。這些默認(rèn)量可以將所有的輔助變量AV和受控變量MV的成本設(shè)置為相等的，或向輔助變量和受控變量AV和MV提供一些其它的預(yù)定的成本分配。當(dāng)選擇一個(gè)專家選項(xiàng)時(shí)，則用戶可以建立附加的優(yōu)化選擇和定義它們的對(duì)于不同目標(biāo)函數(shù)64的相關(guān)聯(lián)成本。這個(gè)專家用戶也將被允許修改默認(rèn)的目標(biāo)函數(shù)的默認(rèn)輔助變量和控制變量AV和CV加權(quán)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)例如對(duì)于過(guò)程配置不定義經(jīng)濟(jì)因素時(shí)候，可以從MPC配置自動(dòng)構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)。一般，可以使用下面的公式來(lái)構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)。
權(quán)利要求
1.ー種過(guò)程控制配置系統(tǒng)，包括優(yōu)化器，它被構(gòu)造用于確定一組目標(biāo)受控變量，這組目標(biāo)受控變量最大化或最小化所選擇的目標(biāo)函數(shù)；多輸入/多輸出控制器，它可通信地與所述優(yōu)化器相耦合；數(shù)據(jù)庫(kù)，它存儲(chǔ)由所述優(yōu)化器和多輸入/多輸出控制器使用的、與多個(gè)控制變量和輔助變量以及多個(gè)受控變量有關(guān)的信息，其中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)還多個(gè)響應(yīng)曲線，每個(gè)響應(yīng)曲線定義控制變量和輔助變量之一對(duì)受控變量之一的響應(yīng)，以及工作站，它具有處理器的存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)著可以由處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀的指令，以便使得顯示裝置向用戶提供關(guān)于每個(gè)控制變量和輔助變量對(duì)每個(gè)受控變量的響應(yīng)的顯示；使得用戶能夠在顯示器上選擇控制變量和輔助變量之一來(lái)作為對(duì)受控變量之ー響應(yīng)最佳的；根據(jù)所選擇的變量產(chǎn)生處理模型；并且將該處理模型合并到控制塊中。
2.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置在顯示器上提供要由用戶查看的響應(yīng)曲線的子集，所述響應(yīng)曲線的子集包括控制變量和輔助變量的每個(gè)對(duì)受控變量之一的響應(yīng)。
3.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置使得用戶能夠通過(guò)選擇響應(yīng)曲線之一來(lái)選擇控制和輔助變量之一作為對(duì)受控變量之一響應(yīng)最佳的。
4.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置指示在先已經(jīng)選擇的、作為對(duì)受控變量之一響應(yīng)最佳的控制變量或輔助變量的方式來(lái)顯示與在先選擇的控制變量和輔助變量之一相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)曲線。
5.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)多個(gè)響應(yīng)曲線，每個(gè)響應(yīng)曲線定義控制和輔助變量之一對(duì)受控變量之一的響應(yīng)，以及其中，所述顯示裝置，在第一設(shè)置中，顯示包括控制變量和輔助變量的每個(gè)對(duì)受控變量之一的響應(yīng)的所述多個(gè)響應(yīng)曲線的子集；在第二設(shè)置中，顯示包括控制和輔助變量之ー對(duì)受控變量的每個(gè)的響應(yīng)的所述多個(gè)響應(yīng)曲線的子集。
6.按照權(quán)利要求5所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示控制和輔助變量的每個(gè)對(duì)受控變量的每個(gè)的響應(yīng)曲線，在同時(shí)僅僅顯示控制和輔助變量中的単獨(dú)ー個(gè)的響應(yīng)曲線。
7.按照權(quán)利要求5所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示控制變量和輔助變量的每個(gè)對(duì)受控變量的每個(gè)的響應(yīng)曲線，在同時(shí)僅僅顯示受控變量中的単獨(dú)一個(gè)的響應(yīng)曲線。
8.按照權(quán)利要求5所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置使得用戶復(fù)制響應(yīng)曲線之一井將所復(fù)制的響應(yīng)曲線之ー粘貼在不同的控制塊中。
9.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示ー個(gè)屏幕，它使得用戶能夠查看涉及受控變量集合、控制變量集合、輔助變量集合之一的存儲(chǔ)的信息，以及與受控變量集合、控制變量集合、輔助變量集合的其它相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽可以被選擇來(lái)查看其它受控變量集合、控制變量集合、輔助變量集合。
10.按照權(quán)利要求9所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示與在所述受控變量集合、控制變量集合、輔助變量集合之一內(nèi)的每個(gè)變量相關(guān)聯(lián)的多個(gè)參數(shù)。
11.按照權(quán)利要求10所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將ー個(gè)變量名稱顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
12.按照權(quán)利要求11所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將通信路徑名稱顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
13.按照權(quán)利要求10所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將ー個(gè)或多個(gè)極限顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
14.按照權(quán)利要求10所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將設(shè)定點(diǎn)顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
15.按照權(quán)利要求10所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將優(yōu)先級(jí)指示顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
16.按照權(quán)利要求10所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將要由優(yōu)化器使用的收益或成本指示顯示為多個(gè)參數(shù)之一。
17.按照權(quán)利要求9所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置使得用戶能夠増加或刪除所顯示的ー個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量或受控變量。
18.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用于優(yōu)化器中的一組目標(biāo)函數(shù)，以及其中，所述顯示裝置經(jīng)由顯示器向用戶提供目標(biāo)函數(shù)的指示，并且使得用戶能夠選擇目標(biāo)函數(shù)集合的一個(gè)來(lái)作為在優(yōu)化器中使用的目標(biāo)函數(shù)。
19.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示診斷屏幕，它顯示涉及控制變量、輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合的診斷信息。
20.按照權(quán)利要求19所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述診斷信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的控制變量、輔助變量和受控變量的名稱。
21.按照權(quán)利要求19所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述診斷信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的控制變量、輔助變量和受控變量的狀態(tài)指示。
22.按照權(quán)利要求19所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述診斷信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的控制變量、輔助變量和受控變量的值。
23.按照權(quán)利要求19所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述診斷信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的控制變量、輔助變量和受控變量的ー個(gè)或多個(gè)的警告或警報(bào)指示。
24.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置顯示查看屏幕，它顯示關(guān)于控制變量、輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合的當(dāng)前信息。
25.按照權(quán)利要求M所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述當(dāng)前信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量的當(dāng)前值。
26.按照權(quán)利要求M所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述當(dāng)前信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量的預(yù)測(cè)值。
27.按照權(quán)利要求M所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述當(dāng)前信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量的極限值。
28.按照權(quán)利要求M所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述當(dāng)前信息包括在控制變量、 輔助變量和受控變量的至少ー個(gè)集合內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量的目標(biāo)值。
29.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置將由用戶選擇的至少ー個(gè)控制變量、輔助變量和受控變量提供給所述優(yōu)化器，用于通過(guò)該優(yōu)化器來(lái)執(zhí)行與過(guò)程相關(guān)的操作。
30.按照權(quán)利要求2所述的過(guò)程控制配置系統(tǒng)，其中，所述顯示裝置還將由用戶選擇的響應(yīng)曲線之ー提供給所述優(yōu)化器，用于通過(guò)該優(yōu)化器來(lái)執(zhí)行與過(guò)程相關(guān)的操作。
全文摘要
集成模型預(yù)測(cè)控制和優(yōu)化器功能塊的配置和觀察顯示器。本發(fā)明提供了一種接口或顯示例程，用于觀察和配置一個(gè)功能塊，這個(gè)功能塊在過(guò)程控制系統(tǒng)中執(zhí)行集成優(yōu)化和控制。接口例程可以使得用戶能夠觀察或配置在過(guò)程控制系統(tǒng)中與集成優(yōu)化和控制塊相關(guān)聯(lián)的變量、值或其它參數(shù)。例如，接口例程可以顯示集成功能塊的當(dāng)前操作狀態(tài)，可以使得用戶選擇用于提供集成優(yōu)化和控制的功能塊的輸入和輸出，可以使得用戶選擇特定的或所期望的用于所述功能塊中的優(yōu)化功能，等等。接口例程還可以以下述方式來(lái)顯示與集成功能塊的優(yōu)化器和控制器部分相關(guān)聯(lián)的多輸入輸出曲線，所述方式使得容易觀察和選擇作為由集成功能塊使用的算法的一部分的這些曲線。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102566415SQ201110445999
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者威廉.K.沃杰茨尼斯, 德克.蒂勒, 特倫斯.L.布萊文斯, 羅恩.奧滕巴徹 申請(qǐng)人:費(fèi)舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司