[發明專利]基于模型優化和無模型控制的在線集成控制系統

有效

• 申請號: 201310544427.3
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103809472B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 比詹·薩亞爾羅德薩里;卡迪爾·利亞諾;亞歷山大·B·史密斯
• 申請（專利權）人: 羅克韋爾自動化技術公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 朱勝,江河清

技術領域

本公開內容一般地涉及控制系統，以及更具體地涉及包括基于模型的控制器的控制系統，基于模型的控制器被配置成修改無模型的控制器的參數。

背景技術

在過去的幾十年中，基于模型的優化和控制已經在學術界和工業兩者中受到越來越多的關注。這至少部分地由于它們在過程工業中的成功。然而，無模型的策略如比例-積分-微分（PID）控制器在工業應用中仍然很普遍。其它無模型的控制策略如專家系統、模糊邏輯控制器等也用于一些工業應用中。無模型的控制方法的一個缺點是：控制器響應不對未來的系統的潛在響應負責。因而，存在如下需要：使用基于模型的優化策略、使用預測信息增強無模型的控制策略的性能。

發明內容

在一個實施例中，一種控制系統包括無模型的控制器，該無模型的控制器被配置成控制工廠或過程的操作。該控制系統還包括自動化控制器，該自動化控制器可操作地連接用以訪問由無模型的控制器控制的工廠或過程的模型。自動化控制器被配置成經由顯式優化流程來修改無模型的控制器的參數。

在另一實施例中，非暫態機器可讀存儲介質包括由處理器可執行的程序指令。程序指令包括用于基于模型的控制模塊的指令，該基于模型的控制模塊包括由無模型的控制器控制的工廠或過程的模型。程序指令還包括用于參數調整模塊的指令，該參數調整模塊被配置成基于該基于模型的控制模塊的輸出來修改無模型的控制器的參數。

在另一實施例中，非暫態機器可讀存儲介質包括由多核處理器可執行的程序指令。程序指令包括用于無模型的控制模塊的指令，無模型的控制 模塊被配置成控制工廠或過程的操作。無模型的控制模塊由多核處理器的第一處理核執行。程序指令還包括用于基于模型的控制模塊的指令，該基于模型的控制模塊包括由無模型的控制模塊控制的工廠或過程的模型。基于模型的控制模塊由多核處理器的第二處理核執行。另外，基于模型的控制模塊包括參數調整模塊，該參數調整模塊被配置成基于該基于模型的控制模塊的輸出來修改無模型的控制模塊的參數。

附圖說明

當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，本發明的這些以及其它特征、方面和優點將變得更好理解，貫穿所有圖，相同的附圖標記表示相同的部分，在附圖中：

圖1是包括可以使用MPC控制器增強的位置PID控制器的控制系統的示意圖；

圖2是包括可以使用MPC控制器增強的速度PID控制器的控制系統的示意圖；

圖3是控制系統的示意圖，在該控制系統中使用MPC控制器連同PID控制器，如圖1和圖2中示出的PID控制器；

圖4是另一控制系統的示意圖，在該另一控制系統中使用MPC控制器連同PID控制器，如圖1和圖2中示出的PID控制器；

圖5是控制系統的示意圖，在該控制系統中使用MPC控制器以改進PID控制器的性能，以及其中在被控制的系統的操作期間由MPC控制器修改PID控制器的PID系數；

圖6是圖5的控制系統的示意圖，示出了MPC控制器、PID控制器和參數調整模塊的示例性部件；

圖7是可以用于MPC控制器中的示例性參數混合模型的示意圖；

圖8是被配置成相互通信的基于模型的控制器和無模型的控制器的示意圖；

圖9是具有多核處理器的控制裝置的示意圖，多核處理器被配置成在多核處理器的不同的處理核中執行基于模型的控制器和無模型的控制器；以及

圖10是本文中所描述的實施例所使用的計算上高效的解算器的示例性算法的流程圖。

具體實施方式

本發明的實施例針對用于使用基于模型的優化策略、使用預測信息增強無模型的控制策略如比例-積分-微分（PID）控制器的性能的系統和方法。如上面所描述的，無模型的控制策略如PID控制器已經在工業控制應用中變得普遍。這樣的控制器已經證實在操作中相當健壯又相對簡單。然而，至少部分地由于設計的相對簡單，這樣的控制器表現某些固有的缺點如不能對被控制的系統的潛在未來的響應負責。