[發明專利]設計過程調節器的方法

有效

• 申請號: 201110301557.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102445900A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 貝恩德-馬庫斯·普費菲爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的、對用于過程參數、尤其是壓力或者流量的過程調節器進行設計的方法，該過程調節器可以在封閉的調節回路中前接于帶有定位驅動器的調節系統。

背景技術

在實踐中會通過或多或少系統化的試驗在最佳情況下借助于啟發式調節規則來調節多個PID調節器，其中PID調節器的D部分經常完全不被使用。然而通過純粹的試驗進行優化非常耗費時間。

因此，越來越多地使用由計算機輔助的方法例如借助于所謂的PID調諧器設計過程調節器，這種調諧器集成在公知的過程控制系統SIMATICPCS?7的工程系統中。除了選擇一個合適的調節器類型以外，確定有利的調節器參數是進行調節器設計的一個重要步驟，對此可以通過一種操作方法來實現，其中通過用于優化調節器的PID調諧器的相應軟件工具首先形成調節系統的模型。此外，該過程或者通過手動操作調節器時的調節參數跳變被激勵，或者如果已經存在粗略的、至少穩定的調節器布置，就通過自動操作時的目標值跳變被激勵。由在此測定的測量數據來識別一個動態的過程模型，也就是說，這樣確定過程模型的結構和參數，即過程模型的數據盡可能地接近測量數據。以識別的過程模型為基礎，例如根據絕對值最適宜的方法確定對于PID調節器有利的調節器參數。為了判斷這樣得到的調節器的工作能力，可以對這個配有這樣得到的調節器的封閉的調節回路進行模擬。在此調節回路的調差或者實際值所得到的變化過程顯示在圖形的用戶界面上，從而可以對例如故障表現或者控制表現進行可視性判斷。此外，為了通過操作者進一步實現優化，提供了各種各樣的調節器類型和調節器的參數化法用于執行更新的模擬計算。在選出對于調節器最合適的調節器設置后就完成了調節器的設計。

在DE?10046005A1中描述了另一種用于由計算機輔助設計并且啟動調節器的方法。

工藝流程技術方面的設備中的多個調節回路、尤其是流量調節回路或者壓力調節回路使用連續閥作為促動器，它們在利用或無需輔助的位置調節的情況下通過電氣動的調節驅動器來運動。如果該調節驅動器具有內部的位置調節回路，則涉及一個級聯結構，其具有作為主令控制器的過程調節器(例如壓力調節器或者流量調節器)，并且具有大多數情況下都集成到現場儀器中的作為隨動調節器的位置調節器。在此，氣動的定位驅動器的優點是，它們相對來說能夠迅速操作，并且獲得較高的調節力。此外，它們大多數在惡略的爆炸環境、戶外使用和低溫的范圍中都可以使用。然而，在工藝流程技術方面的設備中，壓縮空氣卻屬于最昂貴的能量載體，這是因為利用壓氣機提供壓縮空氣的有效功率低，并且在分支眾多的氣體導管網絡中會出現壓力損耗，并且可能出現泄漏。然而并不測量單個氣體驅動器的壓縮空氣消耗量，因為這會導致相對較高的耗費。甚至在多個其他的驅動器、例如電動驅動器中，也大多數放棄了用于直接對其能量消耗量檢測的一個單獨的測量點，因為這總是會帶來一定的耗費。驅動器的能量消耗量在任何情況下都明顯依賴于對各個對應的過程調節器進行的調節。因為消耗量在大多數情況下由于上述原因無法直接利用測量技術進行檢測，因此其經常在設計調節器時被忽視，并且獲得的調節器調節結果雖然在故障和控制表現方面滿足要求，但是經常會導致驅動器消耗過多的能量。

發明內容

本發明的目的在于，找到一種對前接于定位驅動器的過程調節器進行設計的方法，其中，除了考慮調節器在故障和控制表現方面的工作能力，還可以考慮到定位驅動器的能量消耗量。

為了實現該目的，開頭所述類型的新方法具有在權利要求1的特征部分提出的特征。在從屬權利要求中描述了所述方法的改進方案、一個計算機程序和一個計算機程序產品。

以有利的方式，為了估算驅動器的能量消耗量，從過程參數的一個預定的干擾、尤其是壓力或者流量的干擾出發。這個干擾優選地相應于穩態中、即在目標值恒定并且瞬態振蕩過程結束時的過程參數的實際值的波動。這種狀態符合工藝流程技術方面的設備中出現的大部分情況。在模擬這個封閉的調節回路時，以有利的方式測定調節器對所述干擾的反應，為此，通過給模擬實際值上或者在調節器上控制的調差上加上預定的干擾。