[發(fā)明專利]過(guò)程控制回路參數(shù)估計(jì)值的統(tǒng)計(jì)確定法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00811552.4
• 申請(qǐng)日: 2000-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN1369068A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·L·拉特外森;K·W·容克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際公司
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 錢慰民

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)是1997年9月29日提交的題為“Method?of?and?Apparatus?forNonobtrusively?Obtaining?On-line?Measurements?of?a?Process?Control?DeviceParameter”的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分連續(xù)申請(qǐng)，也是根據(jù)1998年8月31日提交的題為“Statistical?Determination?of?Estimates?of?Process?Control?LoopParameters”是臨時(shí)申請(qǐng)60/098,464而正式提交的申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及在將過(guò)程控制回路在線連接在過(guò)程環(huán)境內(nèi)的同時(shí)，對(duì)過(guò)程控制回路參數(shù)估計(jì)值作統(tǒng)計(jì)確定的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

大規(guī)模商業(yè)制造和精煉過(guò)程一般使用過(guò)程控制器來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)閥結(jié)構(gòu)等過(guò)程控制裝置的工作，這樣，各過(guò)程控制裝置又控制著一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，包括例如流程內(nèi)的流體流量、溫度、壓力等，一般而言，閥定位器等過(guò)程控制裝置有一個(gè)定位器控制的執(zhí)行器，它根據(jù)過(guò)程控制器產(chǎn)生的指令信號(hào)，移動(dòng)有關(guān)的控制單元，如閥塞、調(diào)節(jié)板或某種其它可變打開件。過(guò)程控制裝置的控制單元例如可以根據(jù)對(duì)彈簧偏壓膜改變流體壓力，或根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)(兩者都可由指令信號(hào)變化引起)而移動(dòng)。在一普通閥機(jī)構(gòu)中，幅值變化范圍為4-20mA(毫安)的指令信號(hào)，令定位器以正比于該指令信號(hào)幅值的方式改變壓力室內(nèi)的流體量，從而改變流體壓力。改變壓力室內(nèi)的流體壓力，使隔膜向偏壓彈簧移動(dòng)，從而使耦合至隔膜的閥塞移動(dòng)。

過(guò)程控制裝置通常產(chǎn)生指示其對(duì)指令信號(hào)反應(yīng)的反饋信號(hào)，并將該反饋信號(hào)(即響應(yīng)指示)提供給過(guò)程控制器用于控制某一過(guò)程。例如，閥機(jī)構(gòu)通常產(chǎn)生一反饋信號(hào)，指示閥塞位置(如行程)、閥流體室內(nèi)的壓力或一些與閥塞實(shí)際位置相關(guān)的其他現(xiàn)象的值。

雖然過(guò)程控制器通常應(yīng)用這類反饋信號(hào)連同其它信號(hào)作為對(duì)影響過(guò)程總體控制的高度調(diào)諧的集中控制算法的輸入，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，連接在控制回路內(nèi)的各個(gè)控制裝置不良的操作條件仍會(huì)造成控制回路性能低下。在許多場(chǎng)合中，與一個(gè)或多個(gè)各別過(guò)程控制裝置有關(guān)的問(wèn)題，無(wú)法用過(guò)程控制器調(diào)除出控制回路，結(jié)果，運(yùn)行不良的控制回路就得寄托于人工操縱，或者失調(diào)到用人工有效的程度。與這些控制回路有關(guān)的過(guò)程要求用一名或多名富有經(jīng)驗(yàn)的操作員經(jīng)常監(jiān)視，這是不希望的。

控制回路性能低下通常可以這樣解決，即監(jiān)視接在回路內(nèi)每個(gè)過(guò)程控制裝置或至少接在回路內(nèi)最關(guān)鍵的過(guò)程控制裝置的操作狀態(tài)或“健全”狀況，修理或調(diào)換性能差的過(guò)程控制裝置。通過(guò)測(cè)量與過(guò)程控制裝置關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并確定這些參數(shù)是否偏出可接受范圍，就能斷定該過(guò)程控制裝置是否健全。

可用于確定并指示過(guò)程控制裝置(如閥)健全的一個(gè)過(guò)程控制裝置或回路參數(shù)是摩擦測(cè)量。摩擦測(cè)量一般涉及為使閥塞開始初步移動(dòng)而克服摩擦力必須對(duì)閥移動(dòng)部件施加的力或壓力量。若裝置的摩擦測(cè)量值變成大于設(shè)定值，可能表示閥塞因故發(fā)生粘附，該裝置需要修理或調(diào)換。

可用于確定和指示過(guò)程控制裝置健全狀況的另一個(gè)過(guò)程控制裝置參數(shù)是死區(qū)。一般而言，在過(guò)程儀器儀表中，死區(qū)是輸入信號(hào)可按反方向變化而不引起輸出信號(hào)有看得見變化的量程。死區(qū)可能由機(jī)械互連元件之間的物理作用、摩擦和/或其它已知物理現(xiàn)象造成，在指令信號(hào)使過(guò)程控制裝置的可動(dòng)單元作反向運(yùn)動(dòng)時(shí)最為明顯。在反向期間，在過(guò)程控制裝置可動(dòng)單元實(shí)際呈現(xiàn)按新方向運(yùn)動(dòng)之前，指令信號(hào)經(jīng)受離散的變化量(死區(qū))。換個(gè)說(shuō)法，過(guò)程控制裝置單元以第一方向最終出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的指令信號(hào)(或其它控制信號(hào))值與該過(guò)程控制裝置單元首次以第二個(gè)不同方向運(yùn)動(dòng)的指令信號(hào)(或其它控制信號(hào))值之差，就是該過(guò)程控制裝置的死區(qū)量度。

可用來(lái)確定過(guò)程控制裝置或回路的健全狀況的其它裝置參數(shù)是不作用時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間，振蕩和主軸卷繞。不作用時(shí)間與時(shí)間量有關(guān)，并認(rèn)為是使過(guò)程控制裝置響應(yīng)于控制信號(hào)變化實(shí)際開始移動(dòng)可動(dòng)單元的時(shí)間量測(cè)量值。響應(yīng)時(shí)間是過(guò)程控制裝置的可動(dòng)單元響應(yīng)于控制信號(hào)到達(dá)其最終的某一百分比(如63％)所花的時(shí)間量。振蕩是一個(gè)確定與過(guò)程控制裝置或回路有關(guān)的信號(hào)是否為周期性從而具有某種振蕩行為(通常是不希望有的)的度量。主軸卷繞(Windup)是執(zhí)行器在施加的壓力達(dá)到克服機(jī)構(gòu)固有摩擦作用的量之前所發(fā)生出現(xiàn)的行程(一般在旋轉(zhuǎn)閥中)。