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Verfahren zum Einstellen eines Reglers
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den Regelungsparameter bzw. für eine Kombination von mehreren Regelungsparametern ein Testgenerator verwendet, bei dem der Bereich, innerhalb dessen er (z. B. durch regelloses Suchen) die Regelungspara- meterwerte ermittelt, beliebig beschränkbar ist. Bei Reglern mit nur einem veränderbaren Regelungspara- meter besteht dieser Bereich aus einer linearen Werteskala, deren grösster und kleinster Wert jeweils festgelegt wird. Bei Reglern mit n veränderbaren Regelungsparametern ist dieser Bereich n-dimensional.
Der abzusuchende Bereich wird durch zufällige Proben so lange abgesucht, bis ein Punkt gefunden wird, der einem Wert entspricht, der ein brauchbares, zunächst minimales Gütekriterium liefert ; dann wird das statistische Suchen vorläufig beendet. Von dem gefundenen Punkt ausgehend werden, z. B. durch
Fortschreiten längs einer Geraden in dieser Richtung die Grenzpunkte des Bereiches gesucht. Dann werden in andern Richtungen die Grenzpunkte gesucht. Durch eine gewisse Anzahl solcherart gefundener Grenz- punkte kann die Begrenzung des gesuchten Bereiches durch Interpolation gefunden werden.
Es kann aber auch durch regelloses Suchen eine bestimmte Anzahl von Punkten, die dem gegebenen
Gütekriterium entsprechen, gewonnen werden, wobei die äussersten Punkte zu einem Polygonzug verbun- den werden.
Sobald nun auf eine der angegebenen Weisen ein dem minimalen Gütekriterium entsprechender Be- reich festgelegt ist, wird das Gütekriterium um einen gewissen Wert erhöht, worauf unter Beschränkung der Suchschritte auf den eben gefundenen Bereich auf analoge Weise ein neuer, engerer Bereich ermittelt wird, der dem erhöhten Gütekriterium entspricht. Die Geschwindigkeit der Erhöhung des Gütekriteriums ist zweckmässig so festzulegen, dass die Grösse des Suchbereiches mit jedem Suchprozess halbiert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist gegenüber jenem Verfahren, bei dem mit der höchsten Güte- forderung der gesamte Parameterbereich abgesucht wird, den Vorteil auf, dass für das Regelungssystem ungünstige Parameter, deren Einstellung unter Umständen katastrophale Folgen nach sich ziehen kann, nach dem ersten Suchprozess vermieden werden.
Als Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemässe Verfahren ist im folgenden seine Verwendung bei einer Destillationseinrichtung angegeben. Bei einer Destillationseinrichtung lassen sich der in dem
Destillationsgefäss herrschende Druck, die Temperatur und die zugeführte Menge regeln. Als Regelungs- parameter gelten in diesem Fall die Sollwerte lokaler Regelkreise dieser drei Grössen. Als Gütekriterium wird die Zusammensetzung des Destillationsproduktes, z. B. bei der Destillation von Erdöl der Benzin- gehalt herangezogen. Zu Beginn des Destillationsprozesses wird ein Gütekriterium festgesetzt, dass einer
Minimalforderung z. B. in bezug auf den Benzingehalt entspricht.
Durch einen Testgenerator werden während des Destillationsprozesses durch regelloses Suchen ver- schiedene Regelungsparameter, also Sollwerte für Druck, Temperatur und zugeführte Menge gewonnen, mit denen der Destillationsprozess durchgeführt wird. Nach einer gewissen Zeit wird geprüft, ob das Güte- kriterium erreicht worden ist oder nicht und das Ergebnis, nämlich ob die betreffende Kombination von
Regelungsparametern dem Gütekriterium entsprochen hat oder nicht, wird in dem Speicher einer datenver- arbeitenden Maschine festgehalten.
Nach einer vorgegebenen Anzahl von Suchschritten wird das Gesamtergebnis ermittelt, das sich in
Form eines Diagrammes der Art, wie in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt, darstellen lässt. Der Einfachheit halber ist hier vorausgesetzt, dass die Zuflussmenge zum Destillationsgefäss konstant gehalten wird, d. h. dass nur der Druck p und die Temperatur T im Gefäss geregelt werden. Auf der Abszisse sind die
Sollwerte für den Druck und auf der Ordinate die Sollwerte für die Temperatur aufgetragen. Jeder Kom- bination der Regelungstemperatur p, T entspricht somit ein Punkt im Diagramm.
Der Testgenerator wird durch die datenverarbeitende Maschine derart beeinflusst, dass er die Suche nach neuen Regelungsparametern auf einen gewissen Bereich beschränkt, der als Suchbereich bezeichnet wird. Zu Beginn des Destillationsprozesses werden zunächst die durch die Beschaffenheit der Anlage bzw. durch die Art des Rohproduktes bedingten Maximalwerte des Druckes (p max) und der Temperatur (T max) als Grenzen des Suchbereiches gewählt.
In Fig. l sind zehn Punkte eingezeichnet, die während der ersten zehn Suchschritte des Testgenera- tors unmittelbar nach Beginn des Destillationsprozesses gewonnen wurden. Diejenigen Punkte, die dem Gütekriterium entsprochen haben, sind durch Kreise, die andem durch Kreuze gekennzeichnet. Hiebei ergibt sich, dass die dem Gütekriterium entsprechenden Punkte nicht regellos über den ganzen Suchbereich verstreut liegen, sondern einen zusammenhängenden Bereich bilden. Die äussersten dieser Punkte sind durch strichlierte Linien zu einem Polygonzug miteinander verbunden. Nach Feststellung dieses Ergebnisses wird der Suchbereich auf die Fläche innerhalb dieses Polygons beschränkt und das Gütekriterium verschärft.
Danach wird der Destillationsprozess mit aus dem eingeschränkten Suchbereich gewonnenen Regelungsparameterkombinationen fortgesetzt. Nach zehn weiteren Suchschritten wird untersucht, welchevon
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diesen dem verschärften Gütekriterium entsprochen haben.
In Fig. l sind die Punkte, denen günstige Ergebnisse entsprochen haben, durch Doppelkreise und die mit ungünstigem Ergebnis durch Doppelkreuze gekennzeichnet. Erneut werden die äussersten der Punkte mit günstigem Ergebnis durch einen Polygonzug miteinander verbunden (in den Zeichnungen durch punk- tierte Linien angedeutet) und der Suchbereich weiterhin auf dieses Polygon beschränkt und gegebenen- falls das Gütekriterium weiter verschärft. Das abwechselnde Einschränken des Suchbereiches und Verschär- fen des Gütekriteriums wird so lange fortgesetzt, bis das gewünschte optimale Gütekriterium erreicht ist.
Eine andere Methode der Beschränkung der Suchbereiche ist an Hand des Diagrammes der Fig. 2 er- läutert.
Wieder ist zum Beginn des Destillationsprozesses der Suchbereich auf die Werte p max und T max beschränkt. Der als erster aufgefundene Punkt, der dem zuerst vorgegebenen Gütekriterium entsprochen hat, ist mit 1 bezeichnet. Durch diesen Punkt 1 wird eine Gerade G mit willkürlich festgesetzter Richtung gelegt und bei den darauffolgenden Suchprozessen werden nur solche Punkte ausgewählt, die auf dieser Geraden G liegen, wobei festgestellt wird, dass die Punkte 2 und 3 gerade noch das Gütekriterium erfüllen, während die ausserhalb der Punkte 2 und 3 liegenden Punkte das Kriterium nicht mehr erfüllen.
Danach wird eine weitere Gerade H festgelegt, beispielsweise senkrecht zur Geraden G. Auf dieser werden die Grenzpunkte 4 und 5 bestimmt, die das Gütekriterium gerade noch erfüllen. Nach Auffinden der Punkte 2 - 5 wird der Suchbereich auf das durch diese Punkte gegebene Viereck beschränkt, das in Fig. 2 durch strichlierte Linien angedeutet ist. Danach wird das Gütekriterium verschärft und in analoger Weise die weitere Beschränkung des Suchbereiches durchgeführt.
Mit den angegebenen Methoden sind aber die Möglichkeiten zur Beschränkung der Suchbereiche nicht erschöpft. So können zur Beschränkung der Suchbereiche nicht nur Gerade sondern auch beliebige Kurven verwendet werden, beispielsweise können durch drei Grenzpunkte Kreise oder durch entsprechend mehr Grenzpunkt Ellipsen oder Kurven höherer Ordnung festgelegt werden.
Der Anwendungsbereich des erfindungsgemässen Verfahrens ist auch nicht auf Prozessregelung beschränkt. Es ist beispielsweise auch möglich, in einem Dampfkraftwerk die Sollwerte für Brennstoff- und Luftzufuhr so zu variieren, dass bei schwankenden Brennstoffqualitäten ein optimaler thermischer Wirkungsgrad erzielt wird, der als Gütekriterium laufend gesteigert wird.