过程控制系统中的在线自适应模型预测控制

摘要

本发明涉及过程控制系统中的在线自适应模型预测控制。创建和使用自适应DMC型或其它MPC控制器的方法包括在过程操作期间，利用模型交换技术定期确定用于在线过程回路的过程模型，例如参数化过程模型。当MPC控制器在线操作时，该方法基于新的控制模型，利用过程模型产生MPC控制模型，创建MPC控制器算法并将其下载至MPC控制器。此技术通常适用于单回路MPC控制器，尤其适于控制时域为1或2的MPC控制器，使得MPC控制器在过程的正常操作期间可调整，以改变MPC控制器所基于的过程模型，从而解决过程变化的问题。自适应MPC控制器不需要大量计算上的开销，因此在过程控制系统的分布式控制器中易实现，并提供与PID控制器一样或某些情况下比PID控制器更好的控制。

主权项

一种用于控制加工厂内的一个或多个设备的自适应过程控制器，该自适应过程控制器包括：控制器，其包括预测单元、预测误差单元和合成器，所述预测单元使用预测模型来确定一组一个或多个过程变量的预测信号，所述预测误差单元将所述预测信号与设定点信号合并以产生预测误差信号，所述合成器将所述预测误差信号与控制器增益信号相乘以产生控制信号中的变化，所述合成器还使用所述控制信号中的所述变化来设置用于控制所述一组过程变量中的一个过程变量的控制信号；过程模型估计单元，其通信连接至所述加工厂内的一个或多个设备，以在所述加工厂的在线操作期间采集过程数据，并根据所采集的过程数据确定表示所述加工厂的一部分的操作的新的过程模型，所述新的过程模型包括定义所述加工厂的所述部分的特性的一组模型参数；以及控制器调整单元，其使用封闭形式的公式来计算新的控制器增益信号，并在所述控制器正进行在线操作时，调整所述控制器使用所述新的控制器增益信号以控制所述加工厂的所述部分，所述封闭形式的公式将所述新的控制器增益信号表示为所述新的过程模型的所述一组过程模型参数中的至少一个过程模型参数的函数。