用于参数化设施模型的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于参数化设施模型(10)的方法(100)和系统(1)。在此，设施的模型(10)由多个模型组件(11)提供，这些模型组件映射设施过程的物理子过程并且对应于物理模型，并且在设施的工作点预定至少一个输出变量值(A)。此外，基于模型组件(11)和至少一个预定的输出变量值(A)求出子过程的输入变量值(E)和/或参数值(P)和/或另外的输出变量值(A')。数值(P)和/或另外的输出变量值(A')。数值(P)和/或另外的输出变量值(A')。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于参数化设施模型的方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种用于参数化设施模型的方法和系统。

技术介绍

[0002]过程的模拟例如在设施规划中，但也在设施运行中发挥着越来越重要的作用。在此，针对不同的使用情况(使用例)已知不同的模拟方法：物理模型借助于基于物理定律(例如守恒定律)的方程来描述设施，尤其是各种设施组件。这样的模型通常是复杂的。例如，此类模型包含大量参数，必须仔细调整这些参数才能在设施的模拟环境中使用该模型。
[0003]另一方面，所谓的“黑盒”模型仅限于设施组件的输入和输出行为的模拟，而没有详细模拟物理关系或描述方程。在现象学的模型中，“黑盒”模型的变体，例如物理关系被简化为它们的中心动力学，使得仅能设置几个用于缩放模型的参数。其他的方法使用人工智能，以便借助于现有数据实现所需的输入和输出行为。尽管“黑盒”模型与物理模型相比具有一定的优点，另一方面仍然有缺点，即它们不能提供相同的精度或只能模拟利用现有数据学习的行为。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是简化设施模型的使用。
[0005]该目的通过根据独立权利要求的用于参数化设施模型的方法和系统来实现。
[0006]在根据本专利技术的第一方面的用于参数化设施模型的方法，尤其是计算机实现的方法中，设施的模型或子模型由映射设施过程的物理子过程的一个或多个模型组件提供，并且在设施的工作点中预定至少一个输出变量值。此外，基于模型组件和至少一个预定的输出变量值求出子过程的输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值。
[0007]本专利技术含义内的设施模型在此尤其是工业设施的模型或子模型，例如工艺技术上的或制造技术上的设施。设施模型优选地映射设施过程或子过程，并且包括可以以过程或工艺技术的方式任意彼此连接的一个或多个模型组件。因此，设施过程或子过程的输入变量值可以是另外的设施过程或子过程的输出变量值，而这些又可以是其他的设施过程或子过程的输入变量值。因此，基于输入变量值，例如质量流量，设施模型提供例如用于输出变量的值，例如输出功率。设施模型优选地是参数化的，其中，过程条件例如能够通过(过程)参数或过程变量的选择来确定。这样的参数或过程变量可以是例如温度、压力、阀位置、输入功率和/或类似物。
[0008]本专利技术的一个方面基于措施，自动求出用于待模拟的设施过程的可通过模型组件映射的子过程的输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值。为此，用户优选地在设施的期望的工作或运行点预定设施过程的至少一个输出变量值。然后可以以输出变量值为基础，求出输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值。换句话说，用于输出变量或特征参数的已知值可以用作用于输入变量和/或参数和/或另外的输出变量的至少一部分的计算基础，该输入变量和/或参数和/或另外的输出变量影响子过程的进程或子进程的过程
取决于其。由此，模型组件可以基于至少一个预定的输出变量值自动参数化。因此，用户不必手动执行耗时的且必要时仅可利用特殊的专业知识合理地执行的模型组件的参数化。因此，设施模型也可以由领域外的人员参数化并且例如用于设施过程的模拟。
[0009]处理蒸汽发电厂的控制技术的自动化工程师通常熟悉输出变量，例如蒸汽发电厂的额定电输出，但不熟悉单个涡轮级中的确切的蒸汽质量流量及其压力和/或温度。根据本专利技术的方法现在允许预定电额定功率或电输出功率，并且如果需要，在蒸汽发电厂的工作点预定一些其他的过程值或特征参数或输出变量和/或输入变量的值，例如在满负荷下，以便以这种方式对蒸汽发电厂的复杂的模型进行参数化，使其至少在工作点产生预定的额定功率以及在该工作点达到其他的预定的过程值或特征参数或输出变量的其他的值。影响可实现的额定功率的未知参数可以自动调整，并且无需由自动化工程师手动设置。然后，可以由自动化工程师以这种参数化的蒸汽发电厂模型作为管理系统的测试的基础，例如在模拟的环境中。
[0010]通过基于在工作点中的至少一个预定的输出变量值和映射设施过程的物理子过程的模型组件对输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的求出，尤其也可以实现由不同的使用者在设施的整个生命周期对单一的仿真模型(设施模型)的普遍的使用。
[0011]在下文中，描述了本专利技术的优选实施方式和它们的改进方案，除非明确排除，它们可以分别彼此任意结合以及与在下文描述的本专利技术的方面相结合。
[0012]在一个优选的实施方式中，模型组件对应于物理模型。因此，模型组件可以映射各个设施组件的子过程，并且优选地借助于基于物理关系或描述这种关系的数学方程。通过物理建模可以提供高精度且特别逼真的模型。尤其还可以真实地仿真例如对于精确的训练模拟必需的错误场景。
[0013]优选地，物理模型中的每个被参数化，其中，相应的参数定义相应的设施组件的过程或运行条件。在此，输入变量和/或参数优选地对应于数学方程中的变量。这使得可以在模型精度的范围内正确仿真物理现象并且物理地正确映射关系。尤其即使在设施的非常不同的工作点，也可以特别精确且可靠地描述各个设施组件的行为。
[0014]在另一个优选的实施方式中，在求出时逆运算输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的至少一部分，优选地逆运算到至少一个预定的工作点。在此，逆运算优选地理解为基于至少一个预定的输出变量值的输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的部分的计算，尤其是数学计算。换言之，至少一部分输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的求出以优选的方式以数学运算为基础，尤其是算术运算。例如，可以将描述设施组件的方程倒转，以便至少一个输出变量可以用作变量，其中为至少一个输出变量预定值。因此设施模型，尤其是与物理模型对应的模型组件，也可以由领域外的用户处理。
[0015]在另一个优选的实施方式中，模型组件具有，尤其是数学模型方程，这些方程被求解用于输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的逆运算。为此目的，如有必要，可以转换模型方程。例如，模型方程例如可以是差分方程或微分方程。这样的模型方程，可能还来自几个模型方程的方程系统，可以特别精确且物理正确地映射单个的模型组件或相应的子过程。借助于由这些模型组件形成的设施模型，尤其还可以在设施的很少出现的工作点，例如在错误情况时，可靠且精确地模拟设施过程。
[0016]通过使得设施模型或其模型组件以数学模型方程为基础并且例如以转换的形式
用于未知参数的逆运算，可以将仅考虑输入变量和输出变量的进而不需要复杂的参数化的现象学(建模)方法的优点与允许真实的设施模型的精确仿真的物理方法的优点相结合。例如，至少一个输出变量值可以由用户针对任意的工作点自由选择或预定。从这个意义上说，设施模型就其准确性而言可以被理解为是可扩展的。为其预定值的至少一个预定的输出变量然后优选地用作变换的模型方程中的变量，并且推导输入变量值和/或参数值和/或另外的输出变量值的至少一部分。如果现在越来越多的输出变量和/或输入变量和/或参数在另外的工作点是已知的，则设施模型的准确性可以提高。因此，实现了可扩展的准确性。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于参数化设施模型(10)的方法(100)，所述方法包括步骤：
‑
从多个模型组件(11)提供(S1)设施模型(10)，所述模型组件映射设施过程的物理子过程并且所述模型组件对应于物理模型；
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在设施的工作点预定(S2)所述设施过程的至少一个输出变量值(A)；和
‑
基于所述模型组件(11)和至少一个预定的所述输出变量值(A)求出(S3)子过程的输入变量值(E)和/或参数值(P)和/或另外的输出变量值(A')。2.根据前述权利要求所述的方法(100)，其特征在于，在所述求出(S3)时，逆运算所述输入变量值(E)和/或所述参数值(P)和/或所述另外的输出变量值(A')的至少一部分。3.根据权利要求2所述的方法(100)，其特征在于，所述模型组件(11)具有模型方程，求解所述模型方程，用于逆运算所述输入变量值(E)和/或所述参数值(P)和/或所述另外的输出变量值(A')。4.根据权利要求3所述的方法(100)，其特征在于，在稳态下变换微分方程。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，为了求出(S3)所述输入变量值(E)和/或所述参数值(P)和/或所述另外的输出变量值(A')的至少第一部分，预定所述输入变量值(E)和/或所述参数值(P)和/或所述另外的输出变量值(A')的至少另一部分。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，基于所述设施的预定的工作点，自动地预定所述输入变量值(E)和/或所述参...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：