CN107664300A

CN107664300A - 多目标蒸汽温度控制

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Publication number: CN107664300A
Application number: CN201710628337.0A
Authority: CN
Inventors: X·程; R·R·姚; R·J·沃伦
Original assignee: Emerson Process Management Power and Water Solutions Inc
Current assignee: Emerson Process Management Power and Water Solutions Inc
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: GB2553897A; GB201711103D0; US20180031228A1; US10240775B2; PH12017000198B1; DE102017117122A1; GB2553897B; CA2972626A1; CA3219402A1; CA3219407A1; CN107664300B; PH12017000198A1

Abstract

一种用于控制具有汇聚到组合流流动路径的多个蒸汽流动路径的汽轮机发电厂的控制系统通过控制每个蒸汽流动路径中的一个或多个温度控制设备来控制输入到涡轮机中的蒸汽的最终蒸汽温度。所述控制系统包括多变量控制器，例如多输入多输出(MIMO)控制器，其产生控制分离蒸汽流流动路径中的一组下游控制阀中的每一个的两个控制信号。控制器接收测量或计算的过程变量形式的两个输入，包括最终蒸汽温度和在两个分离蒸汽路径中的每一个中产生的蒸汽之间的级间温度差，并且基于这些输入执行多目标控制。然而，当下游控制阀中的一个被置于手动模式时，控制器转移成为单目标控制器以控制系统的最终蒸汽温度，从而执行更好或更优的控制。

Description

多目标蒸汽温度控制

技术领域

本专利总体上涉及锅炉系统的控制，更具体而言，涉及使用多目标控制器来控制和优化蒸汽发生锅炉系统。

背景技术

各种工业以及非工业应用使用染料燃烧锅炉，其通常通过燃烧各种类型的燃料(例如煤、气体、油、废料等)中的一种而运行以将化学能转化为热能。染料燃烧锅炉的一个示例性用途是在火力发电机中，其中，燃料燃烧锅炉从通过锅炉内的多个管道和管路行进的水产生蒸汽，然后所产生的蒸汽用于操作一个或多个汽轮机发电。火力发电机的输出是锅炉中产生的热量的函数，其中，热量的量例如由每小时消耗(例如燃烧)的燃料量直接确定。

在许多情况下，发电系统包括具有燃烧或以其它方式使用燃料产生热量的燃烧炉的锅炉，热量又传递到流过锅炉各部分内的管道或管路的水中。典型的蒸汽发生系统包括具有过热器部分(具有一个或多个子部分)的锅炉，在过热器部分中产生蒸汽，然后提供给第一、通常为高压的汽轮机并在其中使用。虽然基于热力的发电机的效率在很大程度上取决于用于燃烧燃料并将热量传递到在过热器部分和锅炉的任何其他部分内流动的水的特定燃烧炉/锅炉组合的热传递效率，这个效率还取决于用于控制过热器部分和锅炉的任何其他部分中的蒸汽的温度的控制技术。

如将理解的，发电厂的汽轮机通常在不同时间以不同的操作水平运行，以基于能量或负荷需求产生不同电量。对于使用蒸汽锅炉的大多数发电厂，在锅炉的最终过热器出口处所期望的蒸汽温度设定点保持恒定，并且在所有负荷水平下，必须保持蒸汽温度接近设定点(例如，在窄范围内)。特别地，在公用事业(例如发电)锅炉的操作中，蒸汽温度的控制至关重要，因为重要的是离开锅炉并进入汽轮机的蒸汽的温度处于最佳期望的温度。如果蒸汽温度过高，蒸气可能会由于各种冶金原因对汽轮机的叶片造成损坏。另一方面，如果蒸汽温度过低，则蒸汽可能含有水颗粒，这又可能在汽轮机的长时间运行中对汽轮机的组件造成损坏，以及降低涡轮机的工作效率。此外，蒸汽温度的变化还导致金属材料疲劳，这是管路泄漏的主要原因。

通常，锅炉的每个部分(即，过热器部分和任何其他部分，例如再热器部分)包含级联的热交换器部分，其中，从一个热交换器部分排出的蒸汽进入随后的热交换器部分，蒸汽的温度在每个热交换器部分增加，直到理想情况下，蒸汽以所期望的蒸汽温度输出到涡轮机。例如，一些热交换器部分包括并联连接的单独初级过热器，它们可以依次与最终过热器串联连接。在这种并联连接或级联布置中，主要通过控制锅炉第一级输出处的水温度来控制蒸汽温度，这主要通过改变提供给燃烧炉的燃料/空气混合物或通过改变燃烧速率与提供给燃烧炉/锅炉组合的输入给水的比率来实现。在没有使用鼓筒的直流锅炉系统中，输入到系统的燃烧速率与给水比率可以主要用于调节涡轮机输入处的蒸汽温度。

尽管改变提供给燃烧炉/锅炉组合的燃料/空气比和燃烧速率与给水比率可以很好地实现蒸汽温度随时间的所需控制，但是仅使用燃料/空气混合物控制和燃烧速率与给水比率控制难以控制在锅炉的各部分的蒸汽温度在短时间内的波动。相反，为了进行蒸汽温度的短期(和辅助)控制，在许多情况下，在紧邻涡轮机上游的最终热交换器部分之前的点处，将饱和水喷入蒸汽中。这种辅助蒸汽温度控制操作通常发生在每个初级过热器的输出处和锅炉的最终过热器部分之前(或者有时在位于每个流动路径中的最终过热器部分之前)。在其他情况下，可以调整燃烧器倾斜位置或烟道气挡板以对蒸汽温度进行辅助控制。为了实现该操作，沿着蒸汽流动路径并热交换器部分之间设置温度传感器以测量沿流动路径的临界点处的蒸汽温度，测量的温度用于调节为了蒸汽温度控制目的而喷入蒸汽中的饱和水的量(或调整其他控制机构，如燃烧器倾斜位置和烟道气挡板)。

在许多情况下，必须很大程度地依赖喷射技术来按照需要精确地控制蒸汽温度以满足上述涡轮机温度约束。在一个示例中，直流锅炉系统，其提供通过锅炉内的一组管道的连续水(蒸汽)流并且不使用鼓筒以实际上平均从第一锅炉部分排出的蒸汽或水的温度，可能经受蒸汽温度的较大波动，因此通常需要较大量地使用喷射部分来控制涡轮机输入处的蒸汽温度。在这些系统中，通常使用燃烧速率与给水比率控制以及过热器喷射流量，来调节燃烧炉/锅炉系统。在这些和其他锅炉系统中，分布式控制系统(DCS)使用级联PID(比例-积分-微分)控制器来控制提供给燃烧炉的燃料/空气混合物以及在涡轮机上游执行的喷射量。

然而，级联PID控制器通常以反应性方式响应于设定点与要控制的相关过程变量(例如要传送到涡轮机的蒸汽的温度)的实际值或水平之间的差异或误差。即，控制响应发生在相关过程变量已经从其设定点漂移之后。例如，只有在传送到涡轮机的蒸汽的温度已经从其期望目标漂移之后，才控制在涡轮机上游的喷射阀重新调整其喷射流量。不用说，这种反应性控制响应加上变化的锅炉运行条件可以导致大的温度摆动，这导致对锅炉系统的压力，并缩短了管路、喷射控制阀和系统的其他组件的寿命。

另外，依赖于多个或级联环路的控制技术可能遭受交叉路径干扰，这可能导致执行较差的执行控制。例如，在使用单变量主控制器和平衡单变量控制器来执行两个流动路径的协调控制的情况下，这些控制器通常被分别调谐。结果，这两个耦合回路之间的干扰可能导致控制性能下降，并且如果不正确地执行调谐，甚至可能引入控制不稳定性。同样，当控制阀中的一个(例如一个蒸汽路径中的一个喷射阀)被置于手动模式(这意味着主控制器没有控制该喷射阀位置的能力)时，这些控制系统通常不会很好地运行。在这些情况下，主控制器仍然使用预先调节的参数或内部模型(在基于模型的控制的情况下)执行控制功能计算，即使过程增益(从主控制输出见到的)已经被减半，因为蒸汽流的一个路径中的喷射阀处于手动模式，因此不对主控制信号变化做出响应。这种控制情况可以导致严重的控制性能下降。

发明内容

一种用于控制具有多个分流流动路径的蒸汽发生或汽轮机发电厂(或其它过程工厂)的控制系统和方法，所述多个分流流动路径汇聚到其中控制温度或其他过程变量的组合流流动路径，所述控制系统包括多变量控制器，例如多输入多输出(MIMO)控制器，其作为单个主控制器操作，用于控制每个分流路径中的温度或其它过程变量。在一个实施例中，控制器接收被控制的两个或更多个输入过程变量(受控变量)的指示或测量值，并且产生两个或更多个输出控制信号以控制受操纵变量，受操纵变量可以是每个分流路径中一组控制阀的位置。在一个示例中，输入控制变量可以包括最终蒸汽温度(例如，进入涡轮机的)或组合流路径中的其他过程变量，以及分流路径中的两个(例如，紧接着喷射器或其他控制机构之后)中的蒸汽相关过程变量(例如，温度)之间的差异。

一般来说，多变量控制器使用或包括过程模型，该过程模型限定了每个受操纵变量(或用于影响受操纵变量的每个控制信号)与每个受控变量之间的关系，以执行对受控变量中的每一个的同时控制，从而实现多个控制目标。该配置能够更好地控制最终蒸汽温度，同时还以协调的方式平衡每个分离蒸汽路径内的级间温度。此外，该系统和方法降低或最小化交叉回路控制相互作用，导致更加稳定地控制在汽轮机输入处的蒸汽温度。

此外，该系统和技术包括反馈跟踪机构(例如，使用下游跟踪输入信号)，其指示何时下游控制机构中的一个(例如，喷射阀)被置于手动或离线模式，其中控制机构对多变量控制器发展的控制信号不做出响应。当这种情况发生时，控制系统立即重置与实施一个控制目标(例如对应于将流路温度差保持在例如零)相关联的控制计算中使用的加权参数。以这种方式，多变量控制器成为诸如单变量控制器的变量减少的控制器，并且使用实际上降阶的内部模型计算仅对第一控制目标的接下来的控制移动，例如以控制最终蒸汽温度以匹配相关设定点。这种反馈能力使得控制系统在一个控制机构被置于手动模式的情况下能够很好地做出响应(或者很好地控制蒸汽温度)。

在一个实施例中，一种用于控制过程的过程控制系统，所述过程具有汇聚以形成组合流路径的两个或更多个分流路径，其中设置在两个或更多个分流路径中的每一个中的一个或多个控制元件用于控制分流路径内的流体特性，所述过程控制系统包括多变量控制器和反馈跟踪网络。多变量控制器包括多个过程变量输入，每个过程变量输入用以接收确定的受控过程变量的指示，多个设定点输入，设定点输入限定多个受控过程变量中的每一个的设定点，多个控制输出，每个控制输出用以提供用于控制一个分流路径中的一个控制元件的控制信号，以及过程模型，所述过程模型将每个控制信号中的变化与受控过程变量的变化相关联。此外，反馈跟踪网络指示一个或多个分流路径中的一个控制元件何时处于手动模式，在手动模式中控制元件不对相关联的一个控制信号做出响应。在第一操作模式中，当反馈跟踪网络指示没有一个控制元件处于手动模式时，多变量控制器使用每个确定的受控过程变量指示以及每个受控过程变量的设定点来确定控制信号。在第二操作模式中，当反馈跟踪网络指示控制元件中的至少一个处于手动模式时，多变量控制器使用少于所有确定的受控过程变量指示并且少于受控过程变量的所有相关的设定点来确定控制信号。

如果需要，过程变量输入中的第一个可以接收组合流路径中的第一过程变量的第一过程变量指示，第二过程变量输入可以接收与两个或更多个分流路径中的每一个中的第二过程变量的测量相关的第二过程变量指示。在一种情况下，第二过程变量指示与两个分流路径中的每一个中的第二过程变量之间的差有关，并且第二过程变量输入的设定点可以为零。同样，第一过程变量和第二过程变量可以是温度。

此外，过程控制系统可以包括组合器，其将一个或多个控制信号与前馈控制信号组合，以产生要提供给分流路径中的一个或多个控制元件的调整控制信号。过程控制系统还可以包括与每个控制元件相关联的模块，其使得用户能够将相应的控制元件置于控制元件不对控制信号中的一个做出响应的手动模式中。此外，控制器可以耦合到反馈跟踪网络以接收哪个控制元件被设置在手动模式中的指示，并且可以使用哪个控制元件被设置在手动模式中的指示来确定使用哪个控制信号来将第一受控过程变量驱动到与第一受控过程变量相关联的第一设定点。

在一些情况下，反馈跟踪网络可以接收分流路径内的每个控制元件的手动状态的指示，并且可以包括逻辑元件，该逻辑元件接收分流路径内的每个控制元件的手动状态，并且确定控制元件中的任何一个是否处于手动模式。反馈跟踪网络还可以包括耦合到逻辑元件的开关，所述开关基于逻辑元件的输出向控制器提供加权函数。在一些情况下，当逻辑元件的输出指示至少一个控制元件处于手动模式时，开关可以向控制器提供为零的加权函数，并且当逻辑元件的输出指示没有一个控制元件处于手动模式时，开关可以向控制器提供为一的加权函数。

在另一个实施例中，一种控制过程的方法，所述过程具有汇聚以形成组合流路径的两个或更多个分流路径，其中两个或更多个分流路径中的每一个中的一个或多个控制元件用于控制分流路径内的流体的流体特性，所述方法包括接收第一受控过程变量和第二受控过程变量的指示，接收第一受控过程变量和第二受控过程变量中的每一个的设定点，以及借助处理器确定多个控制信号，每个控制信号用于控制分流路径中的一个中的所述一个或多个控制元件中的一个。另外，该方法包括接收一个或多个分流路径中的控制元件何时处于手动模式的反馈指示，在手动模式中控制元件不对相关联的一个控制信号做出响应。在这种情况下，确定多个控制信号包括在第一模式中确定多个控制信号，在第一模式中反馈指示指示没有一个控制元件处于手动模式，使用接收的第一受控过程变量指示和第二受控过程变量指示中的每个及第一受控过程变量和第二受控过程变量中的每个的设定点来确定控制信号。此外，确定多个控制信号包括在第二模式中仅使用第一和第二确定的受控过程变量指示中的一个和受控过程变量的第一和第二设定点中的一个来确定多个控制信号，在第二模式中反馈指示指示至少一个控制元件处于手动模式。

在另一个实施例中，一种用于控制过程的过程控制系统，所述过程具有汇聚以形成组合流路径的两个或更多个分流路径，其中两个或更多个分流路径中的每一个中的一个或多个控制元件用于控制分流路径内的流体特性，所述过程控制系统包括多变量控制器，所述多变量控制器包括多个受控变量输入，所述受控变量输入各自接收不同受控变量的值，以及与受控变量输入相关联的多个受控变量中的每一个的设定点输入。多变量控制器借助处理器操作以同时确定多个控制信号，其中，每个控制信号用于控制一个分流路径中的一个控制元件。这里，多变量控制器确定多个控制信号的值以实现两个或更多个目标，第一目标是将第一受控变量驱动到第一受控变量的设定点，第二目标是将第二受控变量变量驱动到第二受控变量的设定点。此外，过程控制系统包括反馈跟踪网络，所述反馈跟踪网络指示一个或多个分流路径中的控制元件何时处于手动模式，在手动模式中控制元件不对相关联的一个控制信号做出响应。此外，在第一模式中，当反馈跟踪网络指示没有一个控制元件处于手动模式时，多变量控制器确定控制信号以实现第一目标和第二目标两者，在第二模式中，当反馈跟踪网络指示至少一个控制元件处于手动模式时，多变量控制器确定控制信号以仅实现第一目标和第二目标中的一个。

在另一个实施例中，一种控制过程的方法，所述过程具有汇聚以形成组合流路径的两个或更多个分流路径，并包括两个或更多个分流路径中的每一个中的一个或多个控制元件，用于控制分流路径内的流体的流体特性，所述方法包括接收多个受控变量的指示，存储多个受控变量中的每一个的设定点，以及借助处理器确定多个控制信号，将每个控制信号用于控制一个分流路径中的一个或多个控制元件中的一个。该方法还包括确定多个控制信号的值以实现多个目标，每个目标涉及将相关联的一个受控变量驱动到所述相关联的一个受控变量的设定点。该方法还包括接收一个或多个分流路径中的控制元件何时处于手动模式的反馈指示，在手动模式中控制元件不对相关联的一个控制信号做出响应。

此外，在当反馈指示指示没有一个控制元件处于手动模式时的第一模式中，该方法通过同时确定实现所有所述多个目标的控制信号的值来确定所述多个控制信号，及在当反馈指示指示至少一个控制元件处于手动模式时的第二模式中，该方法通过确定实现少于所有所述多个目标的控制信号的值来确定所述多个控制信号。

在另一个实施例中，一种用于控制过程的组合流路径中的流体的第一流体特性的过程控制系统，所述过程具有汇聚以形成组合流路径的两个或更多个分流路径，所述过程控制系统包括两个或更多个分流路径中的每一个中的控制元件，用于控制每个分流路径内的特定流体特性，确定组合流路径中的流体的第一流体特性的第一传感器元件，以及确定每个分流路径内的流体的特定流体特性的第二传感器元件集合。此外，过程控制系统包括耦合到第一传感器元件和第二传感器元件集合的多变量控制器，用以接收第一受控变量和第二受控变量的值，其中，控制器还接收(例如，存储)第一受控变量的第一设定点的值和第二受控变量的第二设定点的值。控制器还包括将每个控制信号的变化与受控变量的变化相关联的过程模型，并且基于接收到的第一受控变量和第二受控变量的值并且基于第一设定点和第二设定点的值使用过程模型来同时确定多个控制信号，用于控制分流路径中的控制元件。此外，控制系统可以包括与每个控制元件相关联的手动模式块，所述手动模式块使得用户能够将相关联的控制元件置于手动模式中，在手动模式中控制元件不对相关联的一个控制信号做出响应，并且还可以包括反馈跟踪网络，所述反馈跟踪网络指示一个或多个分流路径中的控制元件何时处于手动模式。当反馈跟踪网络指示没有一个控制元件处于手动模式时，多变量控制器可以以第一模式操作，以将第一受控变量驱动到第一受控变量的设定点，并将第二受控变量驱动到第二受控变量的设定点，及当反馈跟踪网络指示至少一个控制元件处于手动模式时，可以以第二模式操作，以将第一受控变量驱动到第一受控变量的设定点而不将第二受控变量驱动到第二受控变量的设定点。

附图说明

图1例示了具有汇聚到组合蒸汽流路径中的多个分离蒸汽流路径的蒸汽驱动涡轮机系统的总体框图，在每个分离蒸汽流路径中具有单独的喷射控制器。

图2例示了使用级联单变量控制器控制用于例如图1的蒸汽动力涡轮机的锅炉蒸汽循环的过热器部分的现有技术方式的示意图。

图3例示了使用具有偏移补偿的两个单变量控制器控制用于例如图1的蒸汽动力涡轮机的锅炉蒸汽循环的过热器部分的现有技术方式的示意图。

图4例示了除了使用多变量控制器控制空气挡板之外，控制用于例如图1的蒸汽动力涡轮机的锅炉蒸汽循环的过热器部分的现有技术方式的示意图。

图5例示了使用耦合到分流路径中的每组喷射控制阀的多变量控制器控制图1的过热器部分的锅炉蒸汽循环的控制方式的示意图。

图6示出了例示响应于设定点变化和无法测量的干扰的图5的控制器的模拟控制响应的图。

图7示出了例示响应于将一个喷射控制阀设置为和设置出手动模式的图5的控制器的模拟控制响应的图。

图8例示了具有用于驱动一个或多个蒸汽动力涡轮机的各种过热器部分的锅炉蒸汽循环的另一示例的框图，所述锅炉蒸汽循环具有两个初级过热器，其在分流路径中并联连接到设置在组合流路径中的最终过热器，该锅炉蒸汽循环可以使用图5的控制系统来控制。

具体实施方式

图1例示了用于驱动例如蒸汽发生器发电厂中的涡轮机的典型蒸汽流系统10的概括图。具体地，图1的系统10包括燃烧炉/锅炉系统12，其产生用于为涡轮机14提供动力的蒸汽。燃烧炉/锅炉系统12可以包括单个锅炉或多个锅炉，其燃烧燃料以产生可与水容器接触以产生蒸汽的烟道气。如图1所示，在来自锅炉/燃烧炉12的不同流动路径15A和15B(称为分流路径)中产生多个蒸汽流是典型或常见的。虽然图2中例示了两个分离的流动路径15A和15B，但可以使用更多的分流路径。系统10还包括在每个分流路径15A和15B中的喷射控制系统，其中，每个喷射控制系统包括联接到控制阀16A或16B的喷射管线(例如，水管线)，其中，控制阀16A和16B的输出设置在位于混合区域18A和18B中的喷射器。混合区域18A和18B中的喷射器将水喷入蒸汽中以冷却蒸汽。另外，图1的系统10包括分别每个分流路径15A或15B中的过热器20A或20B，过热器20A或20B分别加热混合区域18A和18B之外的蒸汽。如果需要，过热器20A和20B可以替代地为再热器。过热器20A和20B可以耦合到热源(例如烟道气)并且、加热流过过热器20A和20B的蒸汽。离开过热器20A和20B的蒸汽在混合区域22组合，并且通过组合流体流动路径被提供到涡轮机14的输入，以驱动涡轮14例如产生电能或发电。

如上所述，蒸汽温度控制是蒸汽产生过程的重要部分，因为在涡轮机14的输入处的蒸汽温度的精确控制可以有助于提高蒸汽涡轮机14的热效率，并且在过热器20A和20B的输入处的蒸汽温度控制可以有助于减少涡轮机14以及过热器20A和20B内的锅炉管道等中的材料疲劳。例如，典型的是在引导蒸汽进入涡轮机蒸汽入口之前控制进入涡轮机14的蒸汽的温度以匹配设定点。有几种不同的控制蒸汽温度的方法，包括使用喷水(例如从主给水管线吸取)，如图1所示，在燃烧炉中使用烟道气旁路挡板(图1中未示出)，使用在燃烧炉或锅炉中倾斜定位的燃烧器(图1中未示出)等。如图1所示，喷射控制系统包括在两个单独或分离的蒸汽路径中的每一个中的喷射控制装置，其中，两个分离蒸汽路径在组合路径中合并在一起，以在被注入蒸汽涡轮机14之前形成最终蒸汽。尽管图1例示了每个流动路径15A和15B中的单级喷射控制系统，但也可以使用多级喷射控制(通常在直流锅炉中见到)。

一般来说，喷射阀16A和16B连接到控制器或控制系统(图1中未示出)，其控制阀的位置以控制通过阀16A和16B的水流量，从而控制在混合区域18A和18B中提供给蒸汽的冷却喷射水的量。控制器通常基于阀16A和16B的定位来控制混合区域18A和18B之后(在过热器20A和20B的入口)的蒸汽的温度T_A和T_B。此外，控制器控制在涡轮机14的输入处的蒸汽的最终温度T_Final，以便以各种方式之一执行蒸汽温度控制，这将在本文中更详细地描述。通常，通过设置在流动路径中或附近的温度传感器(图1中未明确示出)来测量温度T_A、T_B和T_Final，并提供给控制器以用于执行蒸汽温度控制。

图2例示了通常用于例如控制图1的喷射阀16A和16B的现有技术或已知的控制技术200，以执行最终蒸汽温度T_Final的蒸汽温度控制。特别地，图2的控制方案200使用一组级联控制器，包括主控制器202和两个辅助或级联控制器204和206，以执行图3中的温度T_A、T_B和T_Final的控制。主控制器202通常是单变量控制器，例如单输入/单输出(SISO)控制器，例如比例-积分-微分(PID)控制器、PD控制器、PI控制器、基于超前滞后传递函数的控制器、模型预测控制器、线性二次高斯控制器、基于极点配置的控制器等，或一些其他类型的单变量控制器。此外，主控制器202操作以控制图1的最终蒸汽温度T_Final，以匹配提供在控制器202的输入处的操作者提供的设定点。将控制器202的输出提供给求和块208，求和块208接收前馈信号，该前馈信号可以是例如基于或得自锅炉负载需求等的信号，求和块208将该前馈信号与控制器202的输出求和以产生用于控制控制器204和206的设定点。一般来说，加法器208使得能够将前馈控制并入喷射阀16A和16B的控制中。将加法器208的输出提供给平衡单元或平衡器210，其产生用于每个控制器204和206的设定点信号，以用于执行各个喷射阀16A和16B(也称为喷射A和喷射B)的控制。更具体地，如果所有下游算法(块)都请求上游算法进行跟踪，则平衡器210的输出是从下游算法或块传回的模拟跟踪信号的最高、最低或平均值之一。如果任何下游算法都没有请求上游算法进行跟踪，则平衡器210的输出可以具有几个选项(其可以是用户可限定的)。在一个选项中，输出仅仅是增益和偏置的模拟输入值。特别地，如果增益等于1并且偏置等于零，则输出等于输入。在另一选项中，平衡器210的输出是使得所有下游算法输出的平均值等于平衡器210中增益和偏置的输入值的值。

在任何情况下，平衡器210将设定点作为输入提供给级联控制器204和206，级联控制器204和206可以是例如单变量控制器，例如PID控制器或其他类型的单输入/单输出(SISO)控制器，包括例如基于超前滞后传递函数的控制器、模型预测控制器、线性二次高斯控制器、基于极点配置的控制器等。此外，控制器204和206分别接收温度T_A和T_B的测量值，以便执行PID控制以将温度T_A和T_B驱动到由平衡器210提供的设定点。控制器204和206的输出是控制信号，控制信号随后通过手动/自动(M/A)块220或222提供，这使用户或操作者能够将喷射阀16A和16B置于手动模式。通常，手动/自动(M/A)块220和222各自向相关联的一个阀16A和16B提供控制信号，从而驱动阀16A和16B分别将受控的喷射量输送到混合区域18A和18B，从而控制温度T_A和T_B。更具体地，手动/自动(M/A)块220和222使得用户或操作者或其他用户能够将每个控制元件(在这种情况下为喷射阀)设置为自动模式，其中级联控制器的输出204或206被提供给控制阀16A和16B，或者可替换地设置为手动模式，其中块220或222将由用户手动提供或设置的控制信号提供给喷射阀16A或16B。

PID控制器204和206和/或M/A块220和222可以将跟踪信号提供回平衡器单元210和/或加法器208，以指示控制元件是否跟踪控制器的输出204或206(即，指示M/A块220和/或222是否处于自动模式设置)，或者代之以指示控制元件是否处于手动模式，其中控制器204或206的输出不用于控制喷射阀16A或16B的位置。

在各种情况下，平衡器210可以基于喷射阀16A和16B中的一个或多个是否设置为手动模式来实施不同算法，用于控制平衡设定点或将平衡设定点提供给PID控制器204和206。特别地，在将控制阀16A和16B设置为手动模式时，控制器202不能实际上控制阀的位置，因此平衡器210可以通过向仍然能够执行阀16A和16B之一的控制的另一控制器204和206提供不同加权的设定点来补偿或尝试进行补偿。平衡器210的具体操作将不再详细描述，除了要注意的是，当喷射阀16A和16B中的一个设置为手动时，平衡器210的操作试图以某种方式补偿或提供更好的控制模式。然而，不用说，平衡器210对提供给加法器208的主控制器202的输出进行操作，并且当喷射阀16A或16B中的一个处于手动模式时，主控制器202不能最佳地进行控制。结果，在平衡器210尝试补偿在手动模式下控制喷射阀16A或16B中的一个的情况时，平衡器210在这种情况下不能优化对最终温度T_Final的控制。

一般来说，级联控制系统，例如图2的控制系统200，由于通过彼此串联连接的两个控制器产生提供给喷射阀16A和16B的控制信号，因此执行迟缓或具有总体较慢的响应。此外，基于图2的系统中的跟踪信号来补偿控制的方法，即当已知喷射阀16A或16B中的一个被设置为手动模式时，执行控制补偿是不最佳的，因为借助级联或辅助控制器204和206二者都操作的假设来调节主控制器202以执行控制。因此，只有当所有这三个控制器都执行控制时，最佳控制才是可能的。当由于相应的M/A块220或222被设置为手动模式而不再能够使用级联控制器204或206中的一个时，由图2的控制系统200提供的控制不再是最优的，可能是迟缓的。

图3例示了用于控制诸如图1所示的分流喷射系统的另一种已知的控制方案。特别地，图3的控制方案包括主控制器302和辅助控制器304。然而，在这种情况下，辅助控制器304没有级联到主控制器，而是代之以基于单独的控制变量(即测量的温度T_A和T_B之间的差)执行控制以产生用于控制喷射器之一(在这种情况下为喷射器16B)的偏移控制变量或偏移控制信号。

特别地，主控制器302可以是例如单变量控制器或单输入/单输出控制器，例如PID控制器、PI控制器、PD控制器、以单输入/单输出方式使用的任何多输入/多输出控制器等，其接收最终蒸汽温度T_Final的设定点和图1的最终蒸汽温度T_Final的测量，并执行单变量控制，以将最终蒸汽温度T_Final驱动到其相关联的设定点的方式产生用于控制两个控制阀16A和16B的控制信号。将主SISO控制器302的输出提供给加法器块308，加法器块308允许基于前馈信号的控制补偿，所述前馈信号例如可以取决于负载需求，或者可以是影响控制的一些其他已知的前馈信号。加法器308的输出是通过手动/自动模式控制块309提供的控制信号，手动/自动模式控制块309使得用户能够将整个系统设置为手动模式或自动模式。当块309被设置为自动模式时，块309将控制信号提供给平衡器310。一般来说，平衡器310基于当时处于自动模式操作的喷射阀16A和16B的数量来操作以产生提供给控制阀16A和16B的平衡控制信号，并且将这些平衡控制信号提供给控制系统的每个喷射管线。

如图3所示，将平衡控制信号中的一个提供给M/A块320，其输出用于控制喷射阀16A，将来自平衡器310的另一个平衡控制信号提供给加法器321，加法器321将该信号与由辅助控制器304产生的偏移控制信号求和以产生偏移补偿控制信号。将加法器321的输出提供给M/A块322，M/A块322的输出用于控制喷射阀16B。

因此，在这种情况下，主控制器302产生间接地提供给每个控制阀16A和16B以控制最终蒸汽温度T_Final的控制信号。然而，为了将在图1的过热器20A和20B的输入处的温度T_A和T_B驱动为彼此相同，辅助控制器304操作以接收两个测量温度T_A和T_B，并向加法器321提供偏移控制信号，加法器321驱动喷射阀16B以使温度T_B与温度T_A匹配。在这种情况下，辅助控制器304(可以是例如PID控制器或任何其他类型的单输入/单输出或单变量控制器)基于温度T_A和T_B之间的差产生偏移控制信号，以便驱动控制阀中的一个(在这种情况下是控制阀16B)，以补偿或减小分流路径中的非零温度差。因此，图3的控制方案具有辅助控制器304，其被配置为控制喷射阀中的一个16B以将由喷射阀16B控制的温度(即，温度T_B)驱动为等于温度T_A，而主控制器302控制喷射阀16A和16B二者以将最终输出温度T_Final驱动为等于最终温度设定点。

类似于图2的控制系统，M/A块320和322将跟踪信号提供回平衡器310，平衡器310可以使用这些信号以基于块M/A320或322中的一个是否处于手动模式来理解或执行不同类型的平衡。平衡器310在这些情况下操作以基于主控制器302不再能够控制喷射阀16A或16B中的一个的事实来补偿对最终温度T_Final的控制。如图3所示的控制系统的更详细的操作或描述在美国专利申请序列No.14/066,186中提供，其公布为美国专利申请公开No.2015/0114320。

但同样，图3的控制方案包括在某些情况下可能导致次优控制的各种固有问题。特别地，图3的系统包括两个单独的控制器302和304，它们独立地操作，但是它们操作以控制至少一个公共元件，即图1的喷射器16B。结果，需要仔细调谐主控制器302和辅助控制器304。如果这些控制器没有正确调谐，则它们可能会不利地作用于彼此，从而导致控制性能的中断。此外，在图3的控制方案中，当通过手动M/A块320将喷射阀16A设置为手动模式时，主控制器302和辅助控制器304都试图控制单个控制阀16B以满足两个不同的目标。具体地，主控制器302试图控制阀16B以控制最终输出温度T_Final，而辅助控制器304试图控制喷射阀16B以控制温度T_A和T_B之间的差。基于单个控制阀16B的操作的这种多目标控制充满了困难和复杂性，实际上不能最佳地匹配任何一个目标。因此，这种类型的控制可以导致控制回路中的串扰或不稳定。

尽管图2和3例示了使用多个单个可变控制器，但图4例示了典型的已知的系统或配置400，其使用多变量控制器来控制分流式汽轮机系统中的涡轮机的输入处的蒸汽温度。然而，不同于图2和3的控制系统，图4的多变量控制器在分离蒸汽流路径发生器系统中执行多种不同类型的控制机构的协调控制，例如包括喷射阀和锅炉挡板位置。在这种情况下，图4的系统400包括多输入/多输出控制器形式的主控制器404，其接收两个过程变量PV₁和PV₂以及用于这些过程变量的两个设定点。在这种情况下，多变量控制器402实际上控制可以用于以不同方式改变蒸汽温度的不同类型的控制机构，例如控制图1的喷射阀16A和16B，并控制位于图1的燃烧炉部分12或过热器部分20A和20B中的烟道气旁路挡板的位置(但图1中未明确示出)。

如图4所示，控制器402产生提供给控制系统的第一控制输出C₁，该控制系统与图2所示的控制系统基本相同，并以与图2所述相同的方式操作使用级联控制)来控制喷射阀16A和16B。类似地，控制器402产生第二控制输出C₂，其被提供给与烟道气旁通挡板系统的控制相关联的第二控制系统。第二控制系统包括加法器410，该加法器将控制信号C₂与前馈控制信号相加，以实现前馈控制补偿。如果需要，将加法器410的输出提供给M/A块412，这使得用户能够将烟道气旁路挡板系统置于与自动模式相比的手动模式中。然后将M/A块412的输出提供给线性化功能块414，线性化功能块414确定烟道气旁路挡板405的控制运动，以控制旁路挡板的定位，以便控制发送到每个燃烧炉部分或通过图1的过热器20A和20B的各个部分的热气体的量。图4的控制方案图仅仅是为了说明已知在蒸汽控制系统中使用多变量控制来控制两种不同类型的控制元件或控制现象而提供的，例如在一种情况下喷射水，以及在第二种情况下定位烟道气旁路挡板。图4的多变量控制器402的多个控制输出不用于控制相同类型的控制机构，如两个喷射阀。

图5例示了新的控制系统500和技术，其使用多变量控制器在分流流动系统的不同路径中执行相同类型的控制元件的控制，并且其可以用于以更优的方式控制例如图1的系统，特别是当喷射阀16A或16B中的一个被置于手动控制模式或其他非自动模式时。具体地，图5的系统500包括多变量控制器502，其以比先前讨论的现有技术更优的方式对至少两个过程变量执行多变量控制，以执行对分流蒸汽发生系统的两个喷射管线(即图1的喷射阀16A和16B)的控制。具体地，控制器502接收过程变量PV₁和PV₂以及设定点SP₁和SP₂形式的多个输入，并执行同时多变量控制以产生两个控制输出或控制信号C₁和C₂，它们操作以将过程变量PV₁和PV₂驱动到其相关联的设定点SP₁和SP₂。

一般来说，控制器502可以是任何类型的多变量控制器，诸如模型预测控制器(MPC)、神经网络控制器、第一原理控制器、线性二次高斯控制器、基于极点配置的控制器，任何在频域中设计的MIMO控制器(例如，使用逆奈奎斯特阵列方法)等，其使用多个输入来操作以产生用于控制工厂设备的多个控制信号。如图5所示，分别将控制信号C₁和C₂提供给加法器504和506，其中，加法器504和506使得能够将诸如基于负载需求信号等产生的信号的前馈信号与控制信号C₁和C₂相加，以产生调整的控制信号AC₁和AC₂，它们各自具有前馈控制分量。当然，使用加法器504和506或其他元件来包含前馈控制不是必需的，如果需要，可以从系统500中省去这些元件。在任何情况下，当手动/自动(M/A)模式块508和510被设置为自动模式时，分别通过手动/自动(M/A)模式块或元件508和510提供调整的控制信号AC₁和AC₂，以控制喷射阀16A和16B。当然，应当理解，喷射阀16A和16B可以是任何其他控制机构，例如其他类型的控制阀、燃烧器、挡板等，其可以用于各种不同类型的控制系统中以控制如蒸汽温度的过程变量。当然，当手动/自动控制块508和510被设置为手动模式或某个其他非自动模式时，块508和/或510向喷射阀16A和/或16B提供用户提供的控制信号或一些其他控制信号，在这种情况下，喷射阀16A和/或16B的控制不受来自控制器502的控制信号C₁和C₂的变化的影响。

更进一步地，如图5所示，控制系统500包括反馈跟踪网络，其使用由M/A块508和510提供的跟踪信号和/或手动状态信号来指示何时将M/A块508和510中的一个或两个设置为手动模式或某个其他非自动模式(即，只要没有提供调整控制信号AC1和/或AC2以控制喷射阀16A和/或16B时)。在图5中具体示出的情况下，将来自块508和510的跟踪信号发送到控制器502，以指示何时将M/A块508和510中的任何一个或二者设置为手动模式，并且将手动状态信号从每个块508和510提供到OR逻辑门或逻辑元件520，其中，当相关块508或510被设置为手动模式或其他非自动模式时，每个手动状态信号是逻辑一(“1”)，当相关块508或510被设置为自动模式时，每个手动状态信号是逻辑零(“0”)。因此当来自M/A块508和510的手动状态信号中的任何一个或二者被设置为一或高或真时，OR门520就产生高、真或逻辑一(“1”)信号。因此，当块508和510中的至少一个被设置为手动或其他非自动模式时，OR门520的输出为高或真。

此外，系统500的反馈跟踪网络包括耦合到信号块524和526的开关522，信号块524和526将不同的模拟或数字信号提供给开关522的输入。开关522操作以将信号中的一个从块524或526中的一个提供到控制器502，控制器502使用该信号对控制器502中使用的控制变量或其他控制计算中的一个进行加权，以产生控制信号C₁和C₂。一般来说，块524和526将单位信号(一)和空值信号(零)形式的模拟信号提供给开关522的输入。然而，块524和526可以代之以将数字信号提供给开关522，数字信号是逻辑1和逻辑0，或者如果需要的话，一些其他的值。在操作期间，开关522基于来自OR门520的逻辑信号的值进行操作，以提供加权因子或加权函数，该加权因子或加权函数由控制器502用于在M/A块508和510中的一个或二者处于手动或其他非自动模式的情况下执行更好的控制。一般来说，当开关522从OR门520接收高或逻辑一(真)信号(指示喷射阀16A和16B中的一个或二者处于手动模式)时，开关522将在这种情况下为零的信号作为加权因子从块526提供给控制器502。可替换地者，当OR门520的输出为低或逻辑零(假)时，指示没有一个M/A块508和510处于手动模式时，开关522从块524提供在这种情况下为一的信号，以便由控制器502作为加权因子应用于控制器502使用的控制方案中。当然，尽管图5示出了反馈跟踪网络的一个具体实施方式，但可以使用任何其他类型的反馈跟踪网络或其他组件来创建反馈跟踪网络，其向控制器通知何时一个或多个控制元件处于手动模式，从而使控制器能够补偿这种控制自由度减少的情况。

如将理解的，控制器502控制在控制器502的输入处接收的两个过程变量，其中，第一过程变量PV₁是最终蒸汽温度(图1中的T_Final)，第二过程变量PV₂是在分流路径中图1的混合区域18A和18B的输出的温度T_A和温度T_B之间的差(即，T_A-T_B)。一般来说，控制器502包括过程模型530，其对每个控制信号C₁和C₂以及最终的AC₁和AC₂的变化对每个过程变量PV₁和PV₂的影响进行建模，过程变量PV₁和PV₂在这种情况下表示最终蒸汽温度T_Final和温度T_A和T_B之间的差。此外，如图5所示，控制器502接收SP₁和SP₂形式的两个设定点，其中，设定点SP₁是图1的最终蒸汽温度T_Final的期望值，设定点SP₂是由喷射阀16A和16B或控制信号CV₁和CV₂直接控制的过程变量之间的差的期望值。在图5的场景中，设定点SP₂通常设置为零(指示希望将温度T_A和T_B驱动为相同的温度)，尽管不是在所有情况下都需要这种设置，以使得如果需要，设定点SP₂可以是某个其他值。在任何情况下，控制器502都使用过程变量输入PV₁和PV₂、过程变量输入的设定点SP₁和SP₂以及过程模型530来实现两个控制目标，即将PV₁驱动至SP₁并将PV₂驱动到SP₂。

更具体地，多变量控制器502基于其内部模型530执行同时多变量控制，以当控制器502能够控制两个喷射阀16A和16B时，即当两个喷射管线或阀16A和16B都处于自动模式时，提供实现两个目标的最优同时控制。因此，当两个阀16A和16B都处于自动模式时，多变量控制器502实施具有两个目标的控制。第一目标是将最终蒸汽温度T_Final驱动到所需的设定点SP₁，第二目标是驱动测量温度T_A和测量温度T_B，以便使这些温度之间的差与在此情况设置为零的设定点SP₂相匹配。

当然，多变量控制器502可以包括或使用过程模型，例如MPC模型、第一原理模型或一些其他模型，其通常限定受控变量中的一个(PV₁或PV₂)对受操纵变量，即控制信号C₁或C₂中的一个的变化的反应或变化。使用该模型530使多变量控制器502能够确定控制信号C₁和C₂的哪些值将以最佳方式驱动系统满足两个目标。

然而，当控制阀16A或16B中的一个被置于手动模式或控制阀16A或16B不受控制信号C₁或C₂中的一个控制的某个其他非自动模式时，图5的反馈跟踪网络操作通过将零的加权因子应用于与满足第二目标相关联的控制组件或控制计算，即，驱动过程变量PV₂以匹配设定点SP₂，来将多变量控制器502实质上改变为单变量控制器。在一个特定情况下，第二目标是将测量温度T_A和TB之间的差驱动为零。更具体地，当M/A块508和510中的一个被设置为手动模式时，OR门520的输出将为高或逻辑一，这使开关522从块526发送信号(其为零或空信号)，作为要应用于与实现第二目标(即，强制PV₂和SP₂之间的差为零)相关联的控制计算的加权因子。因此，该零加权因子在控制器502内消除了强制控制信号C₁和C₂满足第二目标的计算，仅留下第一目标。因此，在这种情况下，仅对最终蒸汽温度T_Final和最终蒸汽温度的设定点SP₁之间的差执行控制。同样，在这种情况下，控制器502实际上成为单输入/单输出或单变量控制器，其中，在该过程中测量的输入反馈信号是最终温度T_Final，并且仅使用控制阀16A或16B中的一个来控制这个温度。然而，在这种情况下，过程模型530限定或模拟改变控制阀16A和16B中的一个(在自动操作中的无论哪个)对最终蒸汽温度T_Final的影响，因此控制器502可以在这些控制约束下执行最佳控制。此外，将理解的是，控制器502使用跟踪信号来获知哪个控制阀16A或16B处于自动模式，并因此知道哪个控制信号C₁或C₂用于在这种降阶的控制场景中控制最终蒸汽温度T_Final。因此，从块508和510提供给控制器502的跟踪信号可由控制器502用于确定在该目标减少的情况下使用哪个控制信号C₁或C₂来控制最终蒸汽温度T_Final。然而，当两个喷射阀16A和16B都处于自动模式时，由反馈跟踪网络提供的加权因子为一，其使得控制器502作为实施多目标控制的多变量控制器而操作。即，反馈跟踪网络使得控制器502操作以实现与控制自由度一样多的目标。例如，对于在自动控制中的两个控制阀16A和16B，存在两个控制自由度，这使得控制器502能够实现两个目标(与PV₁和PV₂相关联)。然而，当控制阀16A或16B中的一个处于手动模式时，控制器502仅具有一个控制自由度(用于执行控制的一个受操纵变量)，并且反馈跟踪网络使得控制器502作为单变量控制器操作，仅实现一个控制目标(与PV₁相关联)。

应当注意，虽然图5的系统指示反馈跟踪网络向控制器502提供零和一之间数字形式的加权函数，以用于应用于控制器502中的某些控制计算，加权函数的使用可以以其他方式实施并且旨在涵盖减少或消除控制器502中目标中的一个的实现的任何方法，不管在控制器计算中实际上如何实施该操作(例如，通过使用不同的过程模型，通过使用对第二或丢弃的目标不执行任何计算的例程等)。另外，尽管图5指示控制器502直接接收作为温度T_A和T_B之间的差的第二过程变量PV₂的指示，但控制器502还可以通过直接接收温度T_A和T_B的测量值或其他指示，随后计算这些接收温度之间的差来接收第二过程变量PV₂的指示。

重要的是，图5的控制系统消除或减少了上面关于图2-4的其他控制情景所讨论的缺点。特别地，图5的控制方案使用单个控制器，因此不会受到与使用一组级联控制器(例如图2和4的那些)相关联的延迟或迟缓响应问题的影响。此外，由于在图5的控制方案中存在单个控制器，图5的控制系统不需要如图2和3的控制方案中的情况那样，确保分离的控制器之间的调谐匹配。同样，由于图5的控制系统的反馈系统在将控制阀16A或16B中的一个置于手动模式时消除了辅助受控变量或目标PV₂的控制，图5的控制方案不受尝试驱动单个控制阀来实现两个或更多个不同目标的一个或多个控制器影响。这种情况导致在将控制阀16A或16B中的一个置于手动或其他非自动模式的情况下更稳定和最佳的控制。

应当理解，虽然相关于控制设置在分流式蒸汽发生系统的两个不同蒸汽流动管线中的两个喷射阀16A和16B说明了图5的控制方案，但该控制方案可用于在其他情况下控制温度或其它过程变量(例如，流体流量、压力、液位等)，其中对两个或更多个分离的流动管线或容器中的每个中的过程变量执行控制，两个或更多个分离的流动管线或容器被组合以产生在其中控制过程变量的单个流体流。

此外，关于图5描述的控制方案可以扩展到用于控制具有多于两个分流管线的过程，例如在包括三个、四个等的分流管线的过程中，所述分流管线被组合以产生在其中控制过程变量的一组减少的流动管线，例如一个。更具体地，可以修改图1的配置以便具有三个蒸汽管线(而不是两个)，其中，喷射阀设置在每个蒸汽管线中并且三个蒸汽管线合并以形成提供到涡轮机14的单个组合蒸汽管线。在这种情况下，可以扩展控制器502(图5的)，以产生三个控制信号(C₁、C₂和C₃)，每个控制信号控制三个控制阀之一。此外，例如，控制器502可以接收PV₁(测量的最终蒸汽温度)、PV₂(前两个蒸汽管线中的温度T_A和T_B之间的差)和PV₃(后两个蒸汽管线中的温度T_B和T_C之间的差)形式的输入。控制器502还可以接收设定点SP₁(期望的最终蒸汽温度)、设定点SP₂(温度T_A和T_B之间的期望差值(通常为零))和设定点SP₃(温度T_B和T_C之间的期望差值(同样通常为零))形式的设定点。反馈跟踪网络还可以确定何时将喷射阀中的一个或两个设置为手动模式，并且取决于将哪个或哪些设置为手动模式来设置对第二目标的加权因子(即，将T_A和T_B之间或T_B与T_C之间的温度差驱动到零)。以这种方式，反馈跟踪网络可以通过在将喷射阀中的一个设置为手动模式时消除第二或第三目标中的一个而将控制器502从三个目标多变量控制器减少到两个目标多变量控制器，并且反馈跟踪网络可以通过消除或加权去除与第二和第三目标相关的控制计算，而将控制器502减少为单变量控制器(而不是多变量控制器)，以在将两个喷射阀设置为手动模式时仅实施一个目标。

此外，尽管图5的控制方案被示出为用于控制具有多个蒸汽路径或管线的汽轮机系统中的蒸汽温度，但该系统可用于其它控制场景中，其中，不同流体或其它材料的流在不同控制路径或流体流动路径中被处理，并且在以某种方式使用之前被组合以产生最终控制路径或最终流体。例如，代替控制几个管线中的蒸汽的温度，图5的控制系统可以用于控制各种管线的每一个中的流体的流动，或者例如气体的压力流体，该流体随后在输出管线中组合。

图6和7示出了例示响应于各种不同变化(例如设定点变化、过程扰乱以及分离的蒸汽管线中的一个喷射阀(16A或16B)被设置为和脱离手动模式)的在例如图1的过程的过程中的图5的控制方案的模拟操作的曲线图，以指示该控制方案在这些各种不同情况下将最终蒸汽温度T_Final保持在设定点SP₁处或附近的有效性。具体而言，图6示出了表示图1的系统的最终蒸汽温度T_Final的线602，分别表示图1中的混合区域18A和18B之后的测量温度T_A和T_B的线604A和604B，和分别表示通过图1的控制阀16A和16B的水的流量(或控制阀16A和16B的定位)的线606A和606B。因此，线604A和606A表示第一分离蒸汽管线或路径(称为蒸汽路径A)中的过程变量，而线604B和606B表示第二分离蒸汽管线或路径(称为蒸汽路径B)中的过程变量。此外，线602表示组合流路径中的过程变量。

此外，在图6和7的模拟中使用的控制系统是具有两个控制输入(表示测量的最终蒸汽温度T_Final和温度T_A与T_B之间的差)和两个控制输出的MIMO(2x2)控制器，所述两个控制输出控制图1的实施方式中的喷射控制阀16A和16B的定位并因此控制通过喷射控制阀16A和16B的冷却液体(水)的流量。将控制算法实施为MPC算法，选择A和B路径的蒸汽温度过程模型完全相同。同样，如将会注意的，初始条件从最终蒸汽温度T_Final为1030华氏度的稳定状态开始。为了说明的目的，不同地调节对喷射阀16A和16B(即，在分离的蒸汽路径中)的控制加权。从图6中可以见到，在第一时间T₁之前，最终蒸汽温度T_Final处于稳定状态(管线602)，温度T_A和T_B相等并处于稳定状态(线604A和604B)，将控制阀设置在相同的位置来控制或允许通过其的相等流量(线606A和606B)。

在时间T₁，最终蒸汽温度设定点(图1的SP₁)从1030变为1000，并且控制器控制喷射阀16A和16B(使用过程模型)以通过将A和B侧温度T_A和T_B都驱动到新的水平(线604A和604B)，同时保持这些温度彼此相同或相等，使得最终蒸汽温度T_Final下降到这个新的设定点(线602)。当然，由于每个喷射阀16A和16B的过程模型相同，所以喷射阀(线606A和606B)稳定在新的水平或位置(两种情况下都是相同的)，以保持新的最终蒸汽温度设定点。可以见到，在这种情况下的控制性能是令人满意的，因为最终蒸汽温度602被快速地驱动到其新的设定点，而没有过冲，同时温度T_A和T_B保持彼此相等。

在时间T₂，向B侧蒸汽温度加入人工偏置(例如，未建模的扰动)，这导致控制器控制A侧和B侧喷射阀16A和16B处于不同的位置以将最终蒸汽温度T_Final保持在设定点。结果，线606A和606B分离并达到不同的稳态水平，以在补偿干扰的同时将最终蒸汽温度T_Final保持在设定点。从图6中可以见到，在这个突然的扰乱之后，将最终蒸汽温度T_Final严格地控制到设定点(1000华氏度)，A和B蒸汽管线上的温度T_A和T_B保持在同一水平，它们是控制器的两个目标。

参考图7，它在图6的终点后的某一点继续进行，将蒸汽路径B或B侧的喷射阀16B置于手动模式(保持流量与其之前相同，但不允许控制器实现该阀的定位)。在这一点，过程变量602、604和606没有变化，因为系统处于稳定状态，控制器不需要补偿喷射阀中的一个的控制损失。然而，在时间T₃，最终温度设定点SP₁增加到1030华氏度。正如预期的，只有A侧的喷射阀16A采取控制动作并将最终蒸汽温度T_Final控制到新的设定点。因此，在这种情况下，线606A急剧下降，而线606B保持恒定(因为喷射阀16B处于手动模式并且不受控制器的影响)。这里，将注意到，控制器经由图5所示的反馈机构认识到B侧喷射控制阀16B被置于手动模式并开始以零加权对关于第二控制目标(即，将蒸汽温度T_A和T_B之间的差保持为零)的控制计算进行加权，从而在控制方案中消除这一目标。在这种情况下，A侧和B侧蒸汽温度T_A和T_B不再保持在相同的水平，它们分离并最终稳定到不同的值，如图7中的线604A和604B所示。

接下来，在时间T₄，将B侧控制阀16B设置回自动模式，其中，该阀再次由控制器控制或响应于控制器。控制器基于反馈跟踪网络认识到这一事实，并开始以全加权(一)对第二控制目标(T_A-T_B＝0)进行加权，导致控制器实现两个控制目标。该控制于是导致控制器将最终温度T_Final保持在其设定点，并且温度T_A和T_B再次恢复到相同水平(线604A和604B)。巧合的是，由于在时间T₂引入的连续的不可测量的干扰，喷射阀16A和16B没有稳定在同一水平上(线606A和606B)。然而，将要注意的是，在将控制阀16B设置回自动模式时，控制器开始实施多目标控制，同时以令人满意的方式将最终蒸汽温度T_Final保持在设定值。

尽管已经将图5的控制方案描述为用于控制诸如图1的分流发电系统，但该控制方案可用于控制包括其他分流配置的其他类型的设备或系统。例如，图8例示了可用于例如火力发电厂中的典型锅炉800的直流锅炉蒸汽循环的框图，其中本文所述的控制系统或技术可以用于控制最终的涡轮机入口蒸汽温度。特别地，图8的锅炉800可以包括蒸汽或水以各种形式流过的各种部分。锅炉800示出了过热蒸汽流过的多个过热器部分，但是应当理解，也可以使用其它部分，例如再热器部分。尽管图8所示的锅炉800具有水平放置的各种锅炉部分，在实际实施中，这些部分中的一个或多个可以相对于彼此垂直地定位，尤其是因为加热各种不同的锅炉部分(例如水冷壁吸收部分)中的蒸汽的烟道气垂直(或螺旋垂直)上升。

在任何情况下，如图8所示，锅炉800包括燃烧炉和初级水冷壁吸收部802，第一分流路径中的第一初级过热器吸收部804，第二分流路径中的第二初级过热器吸收部805和组合路径中的最终过热器吸收部分806。此外，锅炉800包括第一分流路径中的第一减温器或喷射器部分810，第二分流路径中的第二减温器部分或喷射器部分811，以及节热器部分814。在运行期间，由锅炉800产生并由最终过热器吸收部分806输出的主蒸汽用于驱动高压(HP)涡轮机816。在一些情况下，锅炉800还可用于驱动低压或中压涡轮机，例如包括在再加热器吸收部分中的，其在图8中未示出。

主要负责产生蒸汽的水冷壁吸收部分802包括多个管道，通过这些管道，在燃烧炉中加热来自节热器部分814的水或蒸汽。当然，进入水冷壁吸收部分802的给水可以被泵送通过节热器部分814，并且当在水冷壁吸收部分802中时，这种水吸收大量的热量。在水冷壁吸收部分802的输出处提供的蒸汽或水被馈送到第一初级过热器吸收部分804和第二初级过热器吸收部分805。

如图8所示，第一初级过热器吸收部分804与第二初级过热器吸收部分805并联连接(即，水通过第一初级过热器吸收部分804和第二初级过热器吸收部分805同时流动)。第一初级过热器吸收部分804和第二初级过热器吸收部分805中的每一个被配置为加热进入其中的水并输出加热的水。从第一初级过热器吸收部分804和第二初级过热器吸收部分805排出的水在组合流路径中组合，在此将该水供应给最终过热器吸收部分806。特别地，在被供应给最终过热器吸收部分806之前，来自第一初级过热器吸收部分804的水与来自第二初级过热器吸收部分805的水组合。第一初级过热器吸收部分804、第二初级过热器吸收部分805和最终过热器吸收部分806的共同使用将蒸汽温度提高到极高的水平。从最终过热器吸收部分806输出的主蒸汽驱动高压涡轮机816发电。

第一喷射器部分810和第二喷射器部分811可用于控制从第一初级过热器吸收部分804和第二初级过热器吸收部分805输出的相应蒸汽温度，因此控制输入到最终过热器吸收部分806中的蒸汽的温度以及在较小程度上控制在涡轮机816的输入处的最终蒸汽温度。因此，可以控制第一喷射器部分810和第二喷射器部分811，以使用诸如图5所示的控制系统调整涡轮机816的输入处的最终蒸汽温度处于期望的设定点。对于第一喷射器部分810和第二喷射器部分811中的每一个，可以使用喷射进料作为提供到阀(示出为阀822和824)的水(或其它液体)源，所述阀用于控制从相应喷射器部分810或811施加到输出蒸汽的喷射量，因此用于调整输出蒸汽的温度。通常，使用的喷射越多(即，阀822或824打开得越多)，来自相应的喷射器部分810或811的输出蒸汽就在温度上冷却或降低得越多。在一些情况下，提供给喷射器部分810和811的喷射进料可以从节热器部分814中的进料管线中分接。

应当理解，来自涡轮机816的蒸汽可以传送到再加热器吸收部分(图8中未示出)，并且从再热器吸收部分输出的热再热蒸汽可以馈送通过一个或多个额外的涡轮机系统(图8中未示出)和/或蒸汽冷凝器(图8中未示出)，其中蒸汽被冷凝成液体形式，并且该循环借助各种锅炉给水泵泵送给水通过级联的给水加热器链，然后到节热器部分814用于下一个循环而再次开始。节热器部分814位于从锅炉800排出的热废气流中，并且在给水进入水冷壁吸收部分802之前使用热气体将额外的热量传递给给水。

如图8所示，控制器或控制器单元820通信地耦合到水冷壁部分802内的燃烧炉和分别控制提供给在第一喷射器部分810和第二喷射器部分811中的喷射器的水量的阀822和824。控制器820还可以通信地耦合到设置在阀822、824的输出处的流量传感器(图8中未示出)。控制器820还耦合到各种传感器，包括位于水冷壁吸收部分802的输出的中间温度传感器825，分别位于第一喷射器部分810和第二喷射器部分811的输出的多个初级温度传感器826、827，以及位于最终过热器吸收部分806的输出的输出温度传感器828。控制器820还可以接收其它输入，包括燃烧速率、发电厂的实际或期望负载的指示和/或导数的负载信号(通常称为前馈信号)以及指示锅炉的设置或特征(包括例如挡板设置、燃烧器倾斜位置等)的信号。控制器820可以产生其他控制信号并将其他控制信号发送到系统的各种锅炉和燃烧炉部分，并且可以接收其他测量值，例如阀位置、测量的喷射流量、其它温度测量值等。尽管图8中未如此具体示出，但控制器或控制器单元820可以包括用于控制锅炉系统的过热器部分和可选的再热器部分的单独部分、例程和/或控制设备。在任何情况下，图8的控制器820可以实施关于图5所述的控制技术，以通过当阀822和824处于自动模式时，在控制中间蒸汽温度T_A和T_B彼此相等时，同时控制图8的最终蒸汽温度T_Final等于设定点，并且当阀822和824中的一个处于手动模式时，仅控制最终蒸汽温度T_Final等于设定点，来执行多目标控制。

本文所述的控制方案、系统和方法也适用于使用除了本文所示或所述的之外的过热器部分的其它类型的分流配置的蒸汽发生系统。因此，尽管图1和8例示了使用多个过热器部分的不同配置，但本文所述的控制方案可以与具有或多或少的过热器部分、减温器部分等并且在每个过热器部分内使用任何其它类型的配置的锅炉系统一起使用。此外，虽然相关于控制喷射阀来描述了本文所述的控制方案，但该控制方案可用于控制其它控制装置或设备，例如烟道气旁路挡板、燃烧器倾斜位置等，其中多个流体流被单独控制，然后被组合以产生被控制的最终过程变量。该控制方案也可适用于将经典的两级间(内回路)PID控制器保持在控制回路中的情况。

此外，本文所述的控制方案、系统和方法不限于仅控制蒸汽发生锅炉系统的输出蒸汽温度。蒸汽发生锅炉系统的其它相关过程变量可以另外地或替代地由本文所述的控制方案、系统和方法来控制。例如，本文所述的控制方案、系统和方法适用于控制蒸汽发生锅炉系统的氮氧化物还原的氨量、鼓筒水平、炉压、节流阀压力以及其它相关过程变量。

虽然前文阐述了本发明的许多不同实施例的详细描述，但是应当理解，本发明的范围由本专利最后提出的权利要求的词语限定。详细描述应解释为仅是示例性的，并未描述本发明的每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例如果不是不可能的话，也是不切实际的。可以使用现有技术或本专利申请日之后开发的技术来实施许多替代实施例，这仍然属于限定本发明的权利要求的范围内。

因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在本文所述和所示的技术和结构中进行许多修改和变化。因此，应当理解，本文描述的方法和装置仅是说明性的，而不是对本发明的范围的限制。

Claims

1.一种用于控制过程的过程控制系统，所述过程具有两个或更多个分流路径，所述两个或更多个分流路径汇聚以形成组合流路径，其中，设置在所述两个或更多个分流路径中的每一个中的一个或多个控制元件用于控制所述分流路径内的流体特性，所述过程控制系统包括：

多变量控制器，所述多变量控制器包括：多个过程变量输入，每个过程变量输入都接收确定的受控过程变量的指示；多个设定点输入，所述设定点输入为所述多个受控过程变量中的每一个限定设定点；多个控制输出，每个控制输出都提供控制信号，用于控制所述分流路径中的一个分流路径的控制元件中的一个控制元件；以及过程模型，所述过程模型将所述控制信号中的每个控制信号的变化与所述受控过程变量的变化相关联；以及

反馈跟踪网络，所述反馈跟踪网络指示所述分流路径中的一个或多个分流路径的所述控制元件中的一个控制元件何时处于手动模式，其中，所述控制元件不对所述控制信号中相关联的一个控制信号作出响应；

其中，在第一操作模式中，当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式时，所述多变量控制器使用确定的受控过程变量指示中的每个指示以及每个所述受控过程变量的所述设定点来确定所述控制信号；及在第二模式中，当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式时，所述多变量控制器使用少于所有所述确定的受控过程变量指示以及少于所述受控过程变量的所有相关的设定点来确定所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中，所述过程变量输入中的第一个接收所述组合流路径中的第一过程变量的第一过程变量指示，并且所述过程变量输入中的第二个接收与所述分流路径中的两个或更多个分流路径中的每一个的第二过程变量的测量相关的第二过程变量指示。

3.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，所述第二过程变量指示与在所述分流路径中的两个分流路径中的每一个的所述第二过程变量之间的差有关。

4.根据权利要求3所述的过程控制系统，其中，所述第二过程变量输入的所述设定点为零。

5.根据权利要求3所述的过程控制系统，其中，所述分流路径中的每个分流路径的所述第二过程变量是温度。

6.根据权利要求1所述的过程控制系统，还包括组合器，所述组合器将所述控制信号中的一个或多个控制信号与前馈控制信号组合，以产生调整控制信号，所述调整控制信号要被提供给所述分流路径中的所述控制元件的一个或多个控制元件。

7.根据权利要求1所述的过程控制系统，还包括与所述控制元件中的每个控制元件相关联的模块，所述模块使得用户能够将相应的控制元件置于所述控制元件不对所述控制信号中的一个控制信号作出响应的所述手动模式中。

8.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中，所述控制器耦合到所述反馈跟踪网络，以接收对所述控制元件中的哪个控制元件被设置在所述手动模式中的指示，并且使用所述控制元件中的哪个控制元件被设置在所述手动模式中的指示来确定使用哪个控制信号来将所述第一受控过程变量驱动到与所述第一受控过程变量相关联的第一设定点。

9.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中，所述反馈跟踪网络接收对所述分流路径内的所述控制元件中的每个控制元件的手动状态的指示，并且所述反馈跟踪网络包括逻辑元件，所述逻辑元件接收所述分流路径内的所述控制元件中的每个控制元件的所述手动状态，并确定所述控制元件中的任何一个是否处于所述手动模式。

10.根据权利要求9所述的过程控制系统，其中，所述反馈跟踪网络包括耦合到所述逻辑元件的开关，所述开关基于所述逻辑元件的输出向所述控制器提供加权函数。

11.根据权利要求10所述的过程控制系统，其中，当所述逻辑元件的输出指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式时，所述开关向所述控制器提供为零的加权函数。

12.根据权利要求10所述的过程控制系统，其中，当所述逻辑元件的输出指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式时，所述开关向所述控制器提供为一的加权函数。

13.一种控制过程的方法，所述过程具有两个或更多个分流路径，所述两个或更多个分流路径汇聚以形成组合流路径，其中，所述两个或更多个分流路径中的每一个分流路径的一个或多个控制元件用于控制所述分流路径内的流体的流体特性，所述方法包括：

接收对第一受控过程变量和第二受控过程变量的指示；

接收针对所述第一受控过程变量和所述第二受控过程变量中的每一个的设定点；

借助处理器确定多个控制信号，所述多个控制信号中的每个控制信号都用于对所述分流路径中的一个分流路径的所述一个或多个控制元件中的一个控制元件进行控制；以及

接收对所述分流路径中的一个或多个分流路径中的所述控制元件何时处于手动模式的反馈指示，其中，所述控制元件不对所述控制信号中相关联的一个控制信号作出响应；

其中，确定所述多个控制信号包括：在第一模式中确定所述多个控制信号，在所述第一模式中，所述反馈指示指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式，使用接收的第一受控过程变量指示和第二受控过程变量指示中的每个以及针对所述第一受控过程变量和所述第二受控过程变量中的每个的所述设定点来确定所述控制信号；以及在第二模式中使用第一确定的受控过程变量指示和第二确定的受控过程变量指示中的仅一个和针对所述受控过程变量的第一设定点和第二设定点中的仅一个来确定所述多个控制信号，在所述第二模式中，所述反馈指示指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式。

14.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，确定所述多个控制信号包括经由处理器实施过程模型，所述过程模型将所述控制信号中的每个控制信号的变化与所述第一受控过程变量和所述第二受控过程变量的变化相关联，以及还包括在所述第二模式中，与所述第一控制信号或所述第二控制信号对所述第一受控过程变量的影响相关的加权计算和与所述第一控制信号或所述第二控制信号对所述第二受控过程变量的影响相关的计算不同。

15.根据权利要求14所述的控制过程的方法，其中，确定所述多个控制信号包括在所述第二模式中，将与所述第一控制信号或所述第二控制信号对所述第二受控过程变量的影响相关的所述计算加权为零。

16.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，接收对第一受控过程变量和第二受控过程变量的指示包括：接收对组合流路径内的第一过程变量的指示，作为第一受控过程变量指示；以及接收对第二过程变量的指示作为第二受控过程变量指示，所述第二过程变量指示与所述分流流路中的两个或更多个分流流路中的每一个分流路径中的第二过程变量的测量结果相关。

17.根据权利要求16所述的控制过程的方法，其中，所述第二过程变量指示与在所述分流路径中的两个分流路径中的所述第二过程变量的测量结果之间的差相关。

18.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，接收针对所述第二过程变量的设定点包括接收零设定点。

19.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，接收所述第二过程变量指示包括接收所述分流路径中的每个分流路径中的温度的测量结果。

20.根据权利要求19所述的控制过程的方法，其中，接收所述第二过程变量指示包括计算在所述分流路径中的每个分流路径中的温度的所接收的测量结果之间的差。

21.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，接收所述第二过程变量指示包括：从所述分流路径中的两个分流路径接收特定过程变量的测量结果，以及计算在来自所述分流路径中的所述两个分流路径的所述特定过程变量的测量结果之间的差。

22.根据权利要求13所述的控制过程的方法，其中，在所述第二模式中确定所述多个控制信号还包括：基于对所述控制元件中的哪个控制元件被设置为所述手动模式的指示，经由处理器来确定使用所述控制信号中的哪个控制信号来将所述第一受控过程变量驱动到与所述第一受控过程变量相关联的所述第一设定点。

23.一种用于控制过程的过程控制系统，所述过程具有两个或更多个分流路径，所述两个或更多个分流路径汇聚以形成组合流路径，其中，所述两个或更多个分流路径中的每一个分流路径中的一个或多个控制元件用于控制所述分流路径内的流体特性，所述过程控制系统包括：

多变量控制器，所述多变量控制器包括：多个受控变量输入，所述受控变量输入各自接收不同受控变量的值；以及与所述受控变量输入相关联的多个受控变量中的每一个的设定点输入，其中，所述多变量控制器借助处理器进行操作以同时确定多个控制信号，所述多个控制信号中的每个控制信号都用于控制所述分流路径中一个分流路径中的所述控制元件中的一个控制元件，其中，所述多变量控制器确定所述多个控制信号的值以实现两个或更多个目标，第一目标将第一受控变量驱动到针对所述第一受控变量的设定点，并且第二目标将第二受控变量变量驱动到针对所述第二受控变量的设定点；以及

反馈跟踪网络，所述反馈跟踪网络指示所述分流路径中的一个或多个分流路径的所述控制元件何时处于手动模式，其中，所述控制元件不对所述控制信号中相关联的一个控制信号作出响应；

其中，在第一模式中，当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式时，所述多变量控制器确定所述控制信号以实现所述第一目标和所述第二目标两者，并且在第二模式中，当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式时，所述多变量控制器确定所述控制信号以实现所述第一目标和所述第二目标中的仅一个。

24.根据权利要求23所述的过程控制系统，其中，所述第一受控变量是所述组合流路径中的过程变量，并且所述第二受控变量是与所述分流路径中的两个或更多个分流路径中的每一个分流路径中的特定过程变量的测量结果相关的变量。

25.根据权利要求24所述的过程控制系统，其中，所述第二受控变量是在来自所述分流路径中的两个分流路径的所述特定过程变量的测量结果之间的差。

26.根据权利要求25所述的过程控制系统，其中，针对所述第二受控变量的所述设定点为零，以使得所述第二目标将所述分流路径中的所述两个分流路径中的所述特定过程变量驱动为相同的值。

27.根据权利要求26所述的过程控制系统，其中，在第二模式中，所述多变量控制器确定所述控制信号，以仅实现所述第一目标。

28.根据权利要求22所述的过程控制系统，还包括与所述控制元件中的每个控制元件相关联的模块，所述模块使得用户能够将相应的控制元件置于所述控制元件不对所述控制信号中的一个控制信号作出响应的所述手动模式中。

29.根据权利要求22所述的过程控制系统，其中，所述多变量控制器耦合到所述反馈跟踪网络，以接收对所述控制元件中的哪个控制元件被设置在所述手动模式中的指示，并且在所述第二模式中，所述多变量控制器使用对所述控制元件中的哪个控制元件被设置在所述手动模式中的所述指示来确定使用哪个控制信号来将所述第一受控变量驱动到与所述第一受控变量相关联的第一设定点。

30.根据权利要求22所述的过程控制系统，其中，所述反馈跟踪网络接收对所述分流路径内的所述控制元件中的每个控制元件的手动状态的指示，并且所述反馈跟踪网络包括逻辑元件，所述逻辑元件接收所述分流路径内的所述控制元件中的每个控制元件的手动状态，并且确定在所述分流路径中的所述控制元件中的任一个控制元件是否处于手动模式，并且其中，所述反馈跟踪网络包括耦合到所述逻辑元件的开关，所述开关基于所述逻辑元件的输出向所述控制器提供加权函数。

31.一种控制过程的方法，所述过程具有两个或更多个分流路径，所述两个或更多个分流路径汇聚以形成组合流路径，并且所述过程包括所述两个或更多个分流路径中的每一个分流路径中的一个或多个控制元件，用于控制所述分流路径内的流体的流体特性，所述方法包括：

接收对多个受控变量的指示；

存储针对所述多个受控变量中的每一个受控变量的设定点；

借助处理器确定多个控制信号，所述多个控制信号中每个控制信号都用于控制所述分流路径中的一个分流中的所述一个或多个控制元件中的一个控制元件，包括确定所述多个控制信号的值以实现多个目标，每个目标都与将所述受控变量中相关联的一个受控变量驱动到针对所述受控变量中的所述相关联的一个受控变量的设定点，以及

接收对所述分流路径中的一个或多个分流路径中的所述控制元件何时处于手动模式的反馈指示，在所述手动模式中，所述控制元件不对所述控制信号中相关联的一个控制信号作出响应；

其中，在当所述反馈指示指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式时的第一模式中，确定所述多个控制信号包括确定实现所有所述多个目标的所述控制信号的值，并且在当所述反馈指示指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式时的第二模式中，确定所述多个控制信号包括确定实现少于所有所述多个目标的控制信号的值。

32.根据权利要求31所述的控制过程的方法，其中，所述受控变量中的第一个受控变量是与所述组合流路径中的流体相关的过程变量，并且所述受控变量中的第二个受控变量是与所述分流路径中的两个或更多个分流路径中的每一个分流路径中的特定过程变量的测量结果相关的过程变量。

33.根据权利要求32所述的控制过程的方法，其中，所述受控变量中的所述第二个受控变量是在所述分流路径中的两个分流路径中的每一个分流路径中所确定的、特定过程变量的值之间的差。

34.根据权利要求33所述的控制过程的方法，其中，在所述第一模式中，确定所述控制信号包括确定将所述两个所述分流路径中的每一个分流路径中的所述特定过程变量的值驱动到相同值的控制信号的值。

35.根据权利要求31所述的控制过程的方法，还包括：收集对一个或多个所述控制元件是否处于所述手动模式的指示，以及使用所收集的指示来确定加权因子，以便用于产生所述控制信号。

36.根据权利要求35所述的控制过程的方法，还包括：确定为零的加权因子以应用于控制计算，所述控制计算用于产生与在所述第二模式中实现所述目标中的一个目标相关的所述控制信号。

37.根据权利要求31所述的控制过程的方法，其中，确定多个控制信号包括经由处理器使用过程模型来同时确定所述控制信号以实施所述目标中的一个或多个目标，所述过程模型将所述控制信号中的每个控制信号的变化与所述受控变量的变化相关联。

38.根据权利要求31所述的控制过程的方法，还包括在所述第二模式中，确定所述控制元件中的哪个控制元件处于所述手动模式，以及基于所述控制元件中的哪个控制元件处于所述手动模式，确定使用哪个控制信号来将所述受控变量中的一个受控变量驱动到相关联的受控变量设定点。

39.一种过程控制系统，用于控制过程的组合流路径中的流体的第一流体特性，所述过程具有两个或更多个分流路径，所述两个或更多个分流路径汇聚以形成所述组合流路径，所述过程控制系统包括：

所述两个或更多个分流路径中的每一个分流路径中的控制元件，用于控制所述分流路径中的每个分流路径内的特定流体特性；

第一传感器元件，所述第一传感器元件确定所述组合流路径中的流体的所述第一流体特性；

第二传感器元件集合，所述第二传感器元件集合确定所述分流路径中的每个分流路径内的流体的特定流体特性；以及

多变量控制器，所述多变量控制器耦合到所述第一传感器元件和所述第二传感器元件集合，用以接收第一受控变量和第二受控变量的值，所述多变量控制器接收所述第一受控变量的第一设定点的值和所述第二受控变量的第二设定点的值，所述多变量控制器包括将所述控制信号中的每个控制信号的变化与所述受控变量的变化相关联的过程模型，所述多变量控制器基于接收到的所述第一受控变量和所述第二受控变量的值并且基于所述第一设定点和所述第二设定点的值，使用所述过程模型来同时确定多个控制信号，用于控制所述分流路径中的所述控制元件。

40.根据权利要求39所述的过程控制系统，还包括与所述控制元件中的每个控制元件相关联的手动模式块，所述手动模式块使得用户能够将相关联的控制元件置于手动模式中，在所述手动模式中所述控制元件不对所述控制信号中相关联的一个控制信号作出响应，并且还包括反馈跟踪网络，所述反馈跟踪网络指示所述分流路径中的一个或多个分流路径中的所述控制元件何时处于手动模式，其中，当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中没有控制元件处于所述手动模式时，所述多变量控制器以第一模式操作，以将所述第一受控变量驱动到所述第一受控变量的设定点，并将所述第二受控变量驱动到所述第二受控变量的设定点，并且当所述反馈跟踪网络指示所述控制元件中的至少一个控制元件处于所述手动模式时，以第二模式操作，以将所述第一受控变量驱动到所述第一受控变量的设定点，而不将所述第二受控变量驱动到所述第二受控变量的设定点。

41.根据权利要求40所述的过程控制系统，其中，所述多变量控制器以所述第一模式操作，以将第一加权因子应用于与将所述第二受控变量驱动到所述第二受控变量的设定点相关联的控制信号计算，并且以所述第二模式操作，以将第二加权因子应用于与将所述第二受控变量驱动到所述第二受控变量的所述设定点相关联的控制信号计算，其中，所述第二加权函数不同于所述第一加权函数。

42.根据权利要求41所述的过程控制系统，其中，所述第二加权因子为零。

43.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述第二受控变量是所述第二传感器元件集合的测量值的组合，所述测量值确定所述分流路径中的每个分流路径内的流体的所述特定流体特性。

44.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述第二受控变量是在所述分流路径中的两个分流路径内的流体的所述特定流体特性的测量值之间的差。

45.根据权利要求44所述的过程控制系统，其中，所述第二受控变量的设定点为零。

46.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述多变量控制器存储所述第二受控变量的设定点。

47.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述第一流体特性是温度，并且所述第一受控变量是所述第一流体特性。

48.根据权利要求47所述的过程控制系统，其中，所述特定流体特性是温度，并且所述第二受控变量是在所述分流路径中的两个分流路径中的流体的温度之间的差。

49.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述多变量控制器是模型预测控制器。

50.根据权利要求39所述的过程控制系统，其中，所述多变量控制器基于过程模型的，并且所述过程模型是第一原理等式的集合。