用于化学处理工业和其它工业的鲁棒控制设计方案制造技术

一种方法包括：获取（204）表示工业过程（100、600）的过程模型（302、402、504）；以及获取（206）用于工业过程控制器（106、114、122、130、138、502、614）的控制器规范。方法还包括标识（208）具有用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性（304、404、506）和所述一个或多个参数。方法还包括：证实（210）工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用；以及如果控制器设计经证实则将其部署（212）到工业过程控制器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用和优先权要求本申请根据美国法典第35卷119（e）条要求在2014年7月23日提交的美国临时专利申请号62/028,155的优先权，其由此通过引用以其整体被并入。
本公开一般涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于化学处理工业和其它工业的鲁棒控制设计方案。
技术介绍
常常使用工业过程控制和自动化系统来管理处理设施。这些类型的系统常规性地包括传感器、致动器和过程控制器。过程控制器中的一些典型地从传感器接收测量结果并且生成用于致动器的控制信号。当调整过程控制器以用于工业使用时，常常必要或合期望的是找到确保过程控制器的良好性能的调整参数。该问题落到“控制理论”的学科和称为“鲁棒控制”的实践中。标准鲁棒控制技术已经用于在各种工业中成功地调整过程控制器。
技术实现思路
本公开提供用于化学处理工业和其它工业的鲁棒控制设计方案。在第一实施例中，一种方法包括获取表示工业过程的过程模型，以及获取用于工业过程控制器的控制器规范（specification）。方法还包括标识（identify）具有用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性和所述一个或多个参数。方法还包括证实工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用，以及如果控制器设计经证实则将其部署到工业过程控制器。在第二实施例中，一种装置包括被配置成存储表示工业过程的过程模型的至少一个存储器。装置还包括至少一个处理设备，其被配置成（i）获取用于工业过程控制器的控制器规范，（ii）标识具有用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性和所述一个或多个参数，（iii）证实工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用，以及（iv）如果控制器设计经证实则将其部署到工业过程控制器。在第三实施例中，一种非暂时性计算机可读介质包含指令。指令在被执行时使至少一个处理设备：（i）获取表示工业过程的过程模型；（ii）获取用于工业过程控制器的控制器规范；（iii）标识具有用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性和所述一个或多个参数，（iv）证实工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用；以及（v）如果控制器设计经证实则将其部署到工业过程控制器。其它技术特征可以从所附各图、描述和权利要求而对于本领域技术人员而言是容易明显的。附图说明为了对本公开的更加完整的理解，现在参照结合所附绘图来理解的以下描述，在所附绘图中：图1图示根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统；图2至5图示根据本公开的用于系统分析和鲁棒控制器设计的示例方法以及相关细节；图6至10图示根据本公开的鲁棒控制器设计技术到pH控制问题的第一示例应用；图11至15B图示根据本公开的鲁棒控制器设计技术到pH控制问题的第二示例应用；以及图16至20图示根据本公开的涉及pH控制问题的实验结果的具体示例。具体实施方式用于描述本专利文档中的本专利技术的原理的各种实施例以及以下讨论的图1至20仅作为说明，并且不应该以任何方式解释成限制本专利技术的范围。本领域那些技术人员将理解，本专利技术的原理可以被实现在任何类型的经适合布置的设备或系统中。图1图示根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统100。如在图1中所示出的，系统100包括促进至少一种产品或其它材料的生产或处理的各种组件。例如，系统100在此用于促进对一个或多个车间（plant）101a-101n中的组件的控制。每一个车间101a-101n表示一个或多个处理设施（或其一个或多个部分），诸如用于生产至少一种产品或其它材料的一个或多个制造设施。一般而言，每一个车间101a-101n可以实现一个或多个过程并且可以单独或共同地被称为过程系统。过程系统一般表示被配置成以某种方式处理一种或多种产品或其它材料的任何系统或其部分。在图1中，使用过程控制的Purdue模型来实现系统100。在Purdue模型中，“0级”可以包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示可以执行各种各样的功能中的任一个的过程系统中的组件。例如，传感器102a可以测量过程系统中的各种各样的特性，诸如温度、压力或流速。而且，致动器102b可以更改过程系统中的各种各样的特性。传感器102a和致动器102b可以表示任何适合的过程系统中的任何其它或附加的组件。传感器102a中的每一个包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何适合的结构。致动器102b中的每一个包括用于影响过程系统中的一个或多个条件或对其进行操作的任何适合的结构。至少一个网络104被耦合到传感器102a和致动器102b。网络104促进与传感器102a和致动器102b的交互。例如，网络104可以输送来自传感器102a的测量数据并且向致动器102b提供控制信号。网络104可以表示任何适合的网络或网络的组合。作为特定示例，网络104可以表示以太网、电气信号网络（诸如HART或FOUNDATIONFIELDBUS网络）、气动控制信号网络或任何其它或附加（一个多个）类型的（一个多个）网络。在Purdue模型中，“1级”可以包括一个或多个控制器106，其被耦合到网络104。除了其它许多东西之外，每一个控制器106可以使用来自一个或多个传感器102a的测量结果来控制一个或多个致动器102b的操作。例如，控制器106可以接收来自一个或多个传感器102a的测量数据并且使用测量数据来生成用于一个或多个致动器102b的控制信号。每一个控制器106包括用于与一个或多个传感器102a交互并且控制一个或多个致动器102b的任何适合结构。每一个控制器106可以例如表示微控制器、比例-积分-微分（PID）控制器或多变量控制器，诸如鲁棒多变量预测控制技术（RMPCT）控制器或实现模型预测控制（MPC）或其它高级预测控制（APC）的其它类型的控制器。作为特定示例，每一个控制器106可以表示运行实时操作系统的计算设备。两个网络108被耦合到控制器106。网络108诸如通过向控制器106和从控制器106输送数据来促进与控制器106的交互。网络108可以表示任何适合的网络或网络的组合。作为特定的示例，网络108可以表示诸如来自HONEYWELLINTERNATIONALINC的FAULTTOLERANTETHERNET（FTE）网络的以太网的冗余对。至少一个交换机/防火墙110将网络108耦合到两个网络112。交换机/防火墙110可以将业务从一个网络输送到另一个。交换机/防火墙110还可以阻挡一个网络上的业务到达另一网络。交换机/防火墙110包括用于提供网络之间的通信的任何适合的结构，诸如HONEYWELLCONTROLFIREWALL（CF9）设备。网络112可以表示任何适合的网络，诸如FTE网络。在Purdue模型中，“2级”可以包括被耦合到网络112的一个或多个机器级控制器114。机器级控制器114执行各种功能以支持控制器106、传感器102a和致动器102b的操作和控制，其可以与特定件（piece）工业装备（诸如锅炉或其它机器）的相关联。例如，机器级控制器114本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：获取（204）表示工业过程（100、600）的过程模型（302、402、504）；获取（206）用于工业过程控制器（106、114、122、130、138、502、614）的控制器规范；标识（208）包括用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性（304、404、506）和所述一个或多个参数；证实（210）工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用；以及如果控制器设计经证实则将其部署（212）到工业过程控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 US 62/028155;2015.06.16 US 14/7403961.一种方法，包括：获取（204）表示工业过程（100、600）的过程模型（302、402、504）；获取（206）用于工业过程控制器（106、114、122、130、138、502、614）的控制器规范；标识（208）包括用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性（304、404、506）和所述一个或多个参数；证实（210）工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用；以及如果控制器设计经证实则将其部署（212）到工业过程控制器。2.权利要求1所述的方法，其中：工业过程包括pH中和过程（600）；工业过程控制器的控制器设计被配置成使工业过程控制器在pH中和过程中控制一个或多个材料的pH；并且获取过程模型包括获取标称过程模型和使标称过程模型在不同pH值处线性化以标识多个传递函数，所述传递函数具有类似的时间常数和不同的稳态增益。3.权利要求2所述的方法，其中：证实控制器设计包括使用每一个传递函数作为工业过程的模型来仿真工业过程控制器的操作；并且对于每一个传递函数，假定所述一个或多个材料的pH在与用于生成该传递函数的pH值不同的值处来仿真工业过程控制器的操作。4.权利要求3所述的方法，其中标称过程模型包括使用以下来生成的非线性过程模型：（i）针对pH中和过程的质量平衡和电荷平衡方程；以及（ii）针对pH中和过程的反应不变量与pH之间的关系。5.权利要求3所述的方法，还包括：使用传递函数设计自适应或非线性控制器。6.权利要求1所述的方法，其中工业过程控制器包括多变量控制器、比例-积分（PI）或比例-积分-微分（PID）控制器或微控制器。7.一种装置，包括：被配置成存储表示工业过程（100、600）的过程模型（302、402、504）的至少一个存储器（144、150）；以及至少一个处理设备（142、148），其配置成：获取用于工业过程控制器（106、114、122、130、138、502、614）的控制器规范；标识包括用于工业过程控制器的一个或多个参数的控制器设计，其使用过程模型、与过程模型相关联的不确定性（304、404、506）和所述一个或多个参数；证实工业过程控制器的控制器设计以供在闭环控制系统中使用；以及如果控制器设计经证实则将其部署到工业过程控制器。8.权利要求7所述的装置，其中至少一个处理设备还被配置成：使用基本原理建模来...

【专利技术属性】
技术研发人员：SK达什，K查卡利斯，JW麦克阿瑟，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US