| 主权项 |
1.一种电子模式预测控制装置,以控制一过程,其具有一过程输入信号,及根据该过程输入信号之过程输出信号,包括:一第一记忆体,包含一资料元素向量,其自该过程脉冲响应矩阵模式之伪反矩阵导出;一第二记忆体,包含自先前控制循环中计算出未来过程输入信号变化之资料指示;一第三记忆体,包含过去过程输入信号变化之向量;一第四记忆体,包含资料元素,经由起因于过去过程输入信号变化,自过去过程输入信号变化之该向量,导出一未来过程输出信号变化;一电子处理器适合:接收一过程输出信号样本;自先前控制循环中计算出未来过程输入信号变化之该资料指示,计算:一期望未来过程输出信号,该过程之稳态增益,该未来过程输出信号变化,其起因于过去过程输入信号变化,及该过程输出信号样本;自一设定点信号及该期望未来过程输出信号,计算出一误差信号;及自该误差信号计算出一误差信号,自该伪反矩阵导出该资料元素向量,及在先前控制循环中,计算出未来过程输入信号变化之该资料指示;该过程输入信号变化施在该过程输入信号,以控制该过程输出信号。2.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该第一、第二、第三及第四电子记忆体于一单一记忆体装置中具体化。3.如申请专利范围第2项之控制装置,其中该记忆体装置系一RAM。4.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该处理器系在程式控制下。5.如申请专利范围第1项之控制装置,其中用直着电气连接使该处理器生效。6.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程输入信号变化,于施在该过程输入信号前再处理,以修剪该过程输入信号变化,以限制该过程输入信号至一门槛位准,该再处理包括:决定加至该过程输入信号变化之该过程输入信号,何时超过该门槛位准,并计算出一値,其等于该门槛位准超过之量;自该过程输入信号变化减去该修剪値;加2倍该修剪値至一计算出过程输入信号变化,用于次一控制循环;自计算出过程输入信号变化减去该修剪値,用于未来2个控制循环。7.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程输入信号变化,于施在该过程输入信号前再处理,以修剪该过程输入信号变化,以限制该过程输入信号至一门槛位准,该再处理包括:决定加至该过程输入信号变化之该过程输入信号,何时超过该门槛位准,并且于复数控制循环中修正计算出过程输入信号,以便该修正之和等于0。8.如申请专利范围第1项之控制装置,其中用一缓冲因数乘以该误差信号。9.如申请专利范围第1项之控制装置,其中用分隔因数分配起因于该资料元素向量之贡献,至该过程输入信号变化,此资料元素向量自该伪反矩阵导出,且至少另一向量自该伪反矩阵导出。10.如申请专利范围第9项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之至少另一向量系单一元素向量,其包括该过程之稳态增益之反矩阵。11.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量系一向量,其包括该伪反矩阵最佳行之元素。12.如申请专利范围第11项之控制装置,其中该伪反矩阵该最佳行,至少藉着将该伪反矩阵乘上该脉冲响应矩阵模式,减去一恒等矩阵,及计算极小平方误差作部分决定。13.如申请专利范围第12项之控制装置,其中藉着选择最佳最左行又决定该伪反矩阵该最佳行,以提供一提早过程输出信号响应。14.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量系一向量,其包括该伪反矩阵至少2行之加权平均。15.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量,其包括该伪反矩阵2行间之内插项。16.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该第二及第三记忆体包括位移暂存器。17.如申请专利范围第1项之控制装置,其中包含于该第四记忆体之该资料元素包括一向量,其各元素对应A0行之和,A0系该脉冲响应矩阵之积分形式。18.如申请专利范围第1项之控制装置,其中包含于该第四记忆体之该资料元素包括一矩阵,其各元素对应A0矩阵中之元素,A0系该脉冲响应矩阵之积分形式。19.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程包括一流体流动系统,其具有一流量测量转换器及一流量控制阀,自该流量测量转换器导出该过程输出信号,并施加该过程输入信号在该流量控制阀。20.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程包括一化学反应器系统,其具有一品质测量转换器,及一致动器,其于该品质测量上具有一效果,自该品质测量转换器导出该过程输出信号,并施加该过程输入信号在该致动器。21.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程包括一化学反应器系统,其具有一流量控制器,其中施加该过程输入信号在该流量控制器之设定点。22.如申请专利范围第1项之控制装置,其中该过程包括:一储存装置,其具有一读取及或写入磁头,一磁头致动器,及旋转储存媒体;该过程输出信号与该磁头在该储存媒体上之位置有关,并施加该过程输入信号在该磁头致动器,以控制该磁头在该储存媒体上之位置。23.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量具有3个资料元素。24.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量具有数个资料元素,其等于该过程模式之动态阶加1。25.如申请专利范围第1项之控制装置,其中用单一値分解计算出该伪反矩阵。26.如申请专利范围第1项之控制装置,其中自一脉冲响应向量导出之该脉冲响应矩阵约具有20个元素。27.如申请专利范围第1项之控制装置,其中于一设定点变化时得到新建构模式资讯,而该新建构模式资讯系用于得到一新模式,藉此执行自适控制。28.如申请专利范围第1项之控制装置,又包括一CRT及键盘以提供该设定点信号至该处理器。29.如申请专利范围第1项之控制装置,其中藉着线性回归决定自一脉冲响应向量导出之该脉冲响应矩阵。30.一种模式预测控制方法,以控制一过程,其具有一过程输入信号,及根据该过程输入信号之过程输出信号,包括以下步骤:取样该过程输出信号;自先前控制循环中计算出未来过程输入信号变化之资料指示,计算:一期望未来过程输出信号,该过程之稳态增益,一未来过程输出信号变化,其起因于过去过程输入信号变化,及该过程输出信号样本;自一设定点信号,及该期望未来过程输出信号计算出一误差信号;自该误差信号计算出一误差信号,自该过程脉冲响应矩阵模式之伪反矩阵导出一资料元素向量,及在先前控制循环中计算出未来过程输入信号变化之该资料指示;及施加该过程输入信号变化在该过程输入信号,以控制该过程输出信号。31.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程输入信号变化于施在该过程输入信号前再处理,以修剪该过程输入信号变化,以限制该过程输入信号至一门槛位准,该再处理包括以下步骤:决定加至该过程输入信号变化之该过程输入信号,何时超过该门槛位准,并计算出一値,其等于该门槛位准超过之量;自该过程输入信号变化减去该修剪値;加2倍该修剪値至一计算出过程输入信号变化,用于次一控制循环;自计算出过程输入信号变化减去该修剪値,用于未来2个控制循环。32.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程输入信号变化于施在该过程输入信号前再处理,以修剪该过程输入信号变化,以限制该过程输入信号至一门槛位准,该再处理包括:决定加至该过程输入信号变化之该过程输入信号,何时超过该门槛位准,并且于复数控制循环中,修正计算出过程输入信号以便该修正之和等于0。33.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括用一缓冲因数乘以该误差信号之步骤。34.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括,经由一分隔因数,将起因于该资料元素向量之贡献,分配置该过程输入信号变化之步骤,此资料元素向量自该伪反矩阵导出,且至少另一向量自该伪反矩阵导出。35.如申请专利范围第34项之控制方法,其中自该伪反矩阵导出之至少另一向量系单一元素向量,其包括该过程稳态增益之反矩阵。36.如申请专利范围第30项之控制方法,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量系一向量,其包括该伪反矩阵最佳行之元素。37.如申请专利范围第36项之控制方法,其中该伪反矩阵该最佳行,至少藉着将该伪反矩阵乘上该脉冲响应矩阵模式,减去一恒等矩阵,及计算极小平方误差作部分决定。38.如申请专利范围第37项之控制方法,其中藉着选择具有一可接受极小平方误差之最左行,又决定该伪反矩阵该最佳行,以提供一提早过程输出信号响应。39.如申请专利范围第30项之控制方法,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量系一向量,其包括该伪反矩阵至少2行之加权平均。40.如申请专利范围第30项之控制方法,其中自该伪反矩阵导出之该资料元素向量,其包括该伪反矩阵2行间之内插项。41.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括导出起因于过去过程输入信号变化之该未来过程输出信号变化之步骤,此系藉着将过去过程输入信号变化向量乘上一向量,其各元素对应A0行之和,A0系该脉冲响应矩阵之积分形式。42.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括导出起因于过去过程输入信号变化之该未来过程输出信号变化之步骤,此系藉着将过去过程输入信号变化向量乘上一矩阵,其各元素对应A0矩阵中之元素,A0系该脉冲响应矩阵之积分形式,并总和最后向量。43.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程包括一流体流动系统,其具有一流量测量转换器,及一流量控制阀,又包括:自该流量测量转换器导出该过程输出信号,及施加该过程输入信号在该流量控制阀之步骤。44.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程包括:一化学反应器系统,其具有一品质测量转换器,及一致动器,其于该品质测量上具有一效果,又包括:自该品质测量转换器导出该过程输出信号,及施加该过程输入信号在该致动器之步骤。45.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程包括一化学反应器系统,其具有一流量控制器,其中施加该过程输入信号在该流量控制器之设定点。46.如申请专利范围第30项之控制方法,其中该过程包括:一资料储存存取系统,其具有一读取及/或写入磁头,一磁头致动器,及旋转储存媒体,又包括:自该磁头在该储存媒体上之位置导出该过程输出信号,及施加该过程输入信号在该磁头致动器,以控制该磁头之步骤。47.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括:于一设定点变化时得到新建构模式资讯,及使用该新建构模式资讯以产生一新模式,藉此执行自适控制之步骤。48.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括:藉着线性回归决定一脉冲响应向量,及自该脉冲响应向量导出该脉冲响应矩阵之步骤。49.如申请专利范围第30项之控制方法,又包括以下步骤:根据该脉冲响应矩阵模式决定用于PI与/或PID控制器之最佳调整常数,及藉着另一控制技术,储存用于该过程选择性控制之该常数。50.一种用以控制一过程操作之方法,该方法包括以下步骤:接收一过程输出信号之一样本之一信号代表;根据至少一过程模式及该过程输出信号之该样本,于一未来稳态条件下决定一预测过程输出信号;根据该预测过程输出信号与一期望设定点信号间之差,决定一稳态误差信号;决定计算出未来过程输入信号变化集合,以便若施在一过程输入信号,于未来时间该过程输出信号中导致至少一近似步骤响应,以大致消除该估计稳态误差;以及将从该未来过程输入信号变化之集合所导出之一输入信号变号施加至该过程输入信号,以控制该过程操作。51.如申请专利范围第50项之方法,其中决定未来过程输入信号变化集合之步骤,包括以下步骤:藉着该稳定状态误差信号定标一预设资料元素向量,该资料元素代表该过程模式矩阵之伪反矩阵最佳行。52.如申请专利范围第51项之方法,其中该未来过程输入信号变化集合,若施在该过程输入信号,于未来时间该过程输出信号中导致一单一近似步骤响应。53.如申请专利范围第50项之方法,其中决定未来过程输入信号变化集合之步骤,包括以下步骤:藉着该稳定状态误差信号定标一预设资料元素向量,该资料元素代表,该过程模式矩阵之伪反矩阵之至少2行之加权平均。54.如申请专利范围第53项之方法,其中该未来过程输入信号变化集合,若施在该过程输入信号,于未来时间该过程输出信号中导致一单一近似步骤响应。55.如申请专利范围第50项之方法,其中决定未来过程输入信号变化集合之步骤,包括以下步骤:藉着该稳定状态误差信号定标一预设资料元素向量,该资料元素代表,该过程模式矩阵之伪反矩阵2行间之内插项。56.如申请专利范围第55项之方法,其中该未来过程输入信号变化集合,若施在该过程输入信号,于未来时间该过程输出信号中导致一单一近似步骤响应。57.如申请专利范围第50项之方法,其中该过程系一流体流动过程,该过程输入信号控制流率,而该过程输出信号提供一流率指示。58.如申请专利范围第50项之方法,其中该过程系一化学反应器过程,该过程输入信号产生一品质测量效果,而该过程输出信号提供一该品质测量指示。59.如申请专利范围第50项之方法,其中该过程系一用于资料储存装置之资料存取过程,该过程输出信号与一资料磁头移动有关,而该过程输入信号控制该资料磁头移动。60.一种电子模式预测控制装置,用以控制一过程,包括:电子记忆体装置,以储存一资料元素向量,其自该过程脉冲响应矩阵模式之伪反矩阵之一行或数行导出;用以接收一过程输出信号之样本之信号代表的装置;电子处理器装置,用以计算一预测未来过程输出信号,自一设定点信号,及该预测未来过程输出信号计算一误差信号,及自至少该误差信号计算一过程输入信号变化,该资料元素向量自该伪反矩阵之一行或数行导出,而未来过程输入信号变化之资料指示,于先前控制循环中计算出;及用以施加该过程输入信号变化至一过程输入信号之装置,以控制一过程输出信号。61.如申请专利范围第60项之控制装置,其中该资料元素向量代表,该过程该脉冲响应矩阵模式之该伪反矩阵一最佳行。62.如申请专利范围第61项之控制装置,其中藉着决定行以选择该最佳行,该最佳行于用作该过程之输入信号变化集合时,根据一预设标准产生最佳近似步骤响应输出。63.如申请专利范围第62项之控制装置,其中该标准包括极小平方误差。64.如申请专利范围第60项之控制装置,又包括资料输入装量以提供该设定点信号至该处理器装置。65.一种用以控制一过程之模式预测控制方法,包括以下步骤:取样一过程输出信号;自一未来过程输出信号变化计算一期望未来过程输出信号,该未来过程输出信号系起因于过去过程输入信号变化及一过程输出信号样本之信号代表;自一设定点信号及该期望未来过程输出信号,计算一误差信号;自该误差信号,其乘上该过程稳态增益之反矩阵,以计算一过程输入信号变化,根据该过程之脉冲响应模式决定该稳态过程增益;以及施加该过程输入信号变化在该过程输入信号,以控制该过程输出信号。66.如申请专利范围第50项之方法,其中该过程输入信号变化包括:该未来过程输入信号变化之集合的一第一元素之总和,以及表示于先前之控制周期中所计算之未来过程输入信号变化的资料。67.如申请专利范围第50或66项之方法,其中该决定一预测过程输出信号之步骤包括使用表示在先前控制周期中所计算之未来过程输入信号变化之资料、该过程之稳态增益、起因于过去过程输入信号变化之一预测过程输出信号变化、及代表该过程输出信号之一样本之信号来执行计算。68.一种载有一电脑程式之电脑可读取储存媒体,包含:接收装置,用以接收一代表工厂输出讯号之样本之讯号;计算一预测工厂输出讯号之装置,其系根据至少一工厂模式及该代表工厂输出讯号之样本之讯号;计算一错误讯号之装置,该错误讯号系来自于一设定点(Setpoint)讯号及该预测工厂输出讯号;计算一组未来工厂输入讯号改变之装置,使得若施加至一工厂输入讯号,该预估之稳态错误将藉由造成于该工厂输出讯号中至少一近似步阶响应而实质地消除;计算一工厂输入讯号改变之装置,该输入讯号改变系来自于该组未来工厂输入讯号;以及施加装置,用以将该工厂输入讯号改变施加至该工厂输入讯号,以控制该工厂输出讯号。图式简单说明:第一图显示本发明m=3时的控制器架构。第二图A-C的流程图绘示m=3时的控制器协定。第三图的流程图绘示控制器校准程序。第四图A-C以过程输入与取样间距来绘示控制器的修剪程序。第五图A-E以萤幕显示来绘示本发明控制器性能,藉此与最佳调整的PID控制器相比。 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