[發(fā)明專利]大規(guī)模優(yōu)化和控制的透明模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210071756.6
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102707621A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 亞歷山大·巴頓·史密斯;比揚·薩亞爾-羅德薩里
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;陳煒

技術領域

本發(fā)明總體上涉及用于工業(yè)工廠和企業(yè)的優(yōu)化和控制的建模。更具體地，本發(fā)明涉及用于以圖形方式對參數(shù)混合模型進行建模、顯示參數(shù)混合模型、以及與參數(shù)混合模型交互的系統(tǒng)和方法，該參數(shù)混合模型用來優(yōu)化和控制工業(yè)工廠和企業(yè)的操作和/或它們的部件中的一些部件的操作。

背景技術

工業(yè)設施(諸如，制造廠、煉油廠、發(fā)電廠、或者甚至大學校園中的公用工廠)中的操作的當前狀況將計劃、調度和控制(人工或自動)作為分開的規(guī)范對待。具體地，現(xiàn)行實踐將計劃和調度視為用作到工廠的在線(即，在操作期間)部件的輸入(即，操作員或控制系統(tǒng)動作)的離線(即，未在工廠的操作期間)活動。

這種分開會引入對操作的健壯性、成本效益、以及環(huán)境足跡(environmental?footprint)的顯著挑戰(zhàn)，并且工廠操作人員和管理者、以及企業(yè)管理人員早已認識到這一點。然而，該挑戰(zhàn)的解決方案證明了是難以捉摸的。盡管有在感測和控制基礎設施、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、以及商業(yè)管理軟件方面的顯著投入，但是創(chuàng)建滿足企業(yè)的“當前”財務目標和遵守工廠操作約束的生產日程仍然是艱巨挑戰(zhàn)。

對工廠操作常給出不可行或者未最優(yōu)考慮工廠的當前操作條件的日程。當面對該挑戰(zhàn)時，由于將用于調度的模型視為對工廠操作的“黑盒”，所以工廠操作無法有助于過時日程的修改。模型通常涉及整個工廠，模型的知識基礎因而遍及工廠分布，從而添加了復雜性。根據(jù)遍及工廠的專門知識的分布式組對相關模型的一致修改證明是顯著挑戰(zhàn)。此外，調度問題設定和執(zhí)行也是所需要的專門知識未廣泛可用的麻煩過程。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面、以及優(yōu)點將會變得更好理解，在附圖中，相似的附圖標記表示相似的部件，其中：

圖1是示例性商業(yè)或工業(yè)能量系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖示了各種互連的、圖1的能量系統(tǒng)的示例性部件的框圖；

圖3是用于對圖1的能量系統(tǒng)進行建模的示例性參數(shù)混合模型的框圖；

圖4是圖2的示例性蒸發(fā)制冷器塊的框圖；

圖5是圖2的示例性鍋爐塊的框圖；

圖6是表示與布置成網絡的圖1的系統(tǒng)的部件有關的多個參數(shù)混合模型的圖形建模工具的圖形用戶接口(即，圖形表示)的示例；

圖7是用于控制圖1的系統(tǒng)的企業(yè)整合的參數(shù)混合模型實現(xiàn)控制系統(tǒng)的框圖；

圖8是圖示了對用戶可用的部件塊庫的圖形建模工具的圖形用戶接口(即，圖形表示)的示例；

圖9是圖示了用戶選擇優(yōu)化標簽時的優(yōu)化視圖的圖形建模工具的圖形用戶接口(即，圖形表示)的示例；

圖10是圖示了用戶提交了命令輸入并更新了圖1的系統(tǒng)的優(yōu)化解決方案時的優(yōu)化視圖的圖形建模工具的圖形用戶接口(即，圖形表示)的示例；

圖11是非線性和非凸優(yōu)化問題以及該問題的兩個凸逼近的示例；

圖12是使用參數(shù)混合模型的優(yōu)化求解方程的解決方案圖的示例；以及

圖13是用于使用圖形用戶接口與參數(shù)混合模型交互的方法的示例。

具體實施方式

如上所述，在工廠的總體離線(即，未在操作期間)計劃和調度活動與工廠的總體在線(即，在工廠的操作期間)控制和操作活動之間常常存在不連續(xù)性。本文中描述的實施例解決促成該缺陷的持久性的三個主要挑戰(zhàn)。首先，本文中描述的實施例提供了一種用于表示整個工廠和實際上包括一個或更多個工廠的整個企業(yè)的通用建模框架。現(xiàn)有建模框架通常：(a)由于它與企業(yè)的經濟目標有關而無法捕捉工廠操作的相關細節(jié)，(b)在給定表示工廠的模型中包括的部件的數(shù)目的情況下無法避免禁止的復雜性，以及(c)無法維持模塊性以使得在物理工廠/過程的部件與模型部件之間存在直觀對應。本文中描述的實施例通過采用諸如美國專利申請第10/842,147號中公開的參數(shù)混合建模框架來解決這些挑戰(zhàn)，該美國專利申請的全部內容通過引用并入本文。