DE10049182A1 - Computerized control of industrial process involves measuring process fault, predicting future deviations in process variables related to fault, generating control signal using control rule - Google Patents

Computerized control of industrial process involves measuring process fault, predicting future deviations in process variables related to fault, generating control signal using control rule

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DE10049182A1
DE10049182A1 DE2000149182 DE10049182A DE10049182A1 DE 10049182 A1 DE10049182 A1 DE 10049182A1 DE 2000149182 DE2000149182 DE 2000149182 DE 10049182 A DE10049182 A DE 10049182A DE 10049182 A1 DE10049182 A1 DE 10049182A1
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    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

The method involves measuring process variable values, predicting future deviations of a process variable relative to the measured value, generating a control signal based on the prediction with a first control rule, measuring a process fault, predicting future deviations in process variables related to the fault without recourse to the measured value and generating a control signal based on the prediction with a second control rule. The method involves measuring the values of at least one process variable, predicting future deviations of a process variable relative to the measured value of the variable(s), generating a control signal based on the prediction with a first control rule, measuring a measurable fault in the process, predicting future deviations in process variables related to the fault, but without recourse to the measured value of the process variable(s), and generating a control signal based on the prediction with a second control rule. Independent claims are also included for the following: a computerized system for controlling an industrial process and a computer program code element.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein rechnergestütztes Ver­ fahren zum Steuern eines industriellen Prozesses, umfassend die Schritte:
The present invention relates to a computer-aided method for controlling an industrial process, comprising the steps:

  • - Messen der Werte von mindestens einer Prozessvariablen und- Measuring the values of at least one process variable and
  • - Voraussagen von zukünftigen Abweichungen mindestens einer Prozessvariablen in Bezug auf den gemessenen Wert der minde­ stens einen Prozessvariablen, und Bereitstellen eines Steuer­ signals auf der Grundlage der Voraussage mittels eines ersten Steuergesetzes.- Predict future deviations of at least one Process variables in relation to the measured value of the min at least one process variable, and providing a control signals based on the prediction using a first Tax law.

Die Erfindung betrifft auch ein rechnergestütztes System zum Steuern eines industriellen Prozesses, umfassend
The invention also relates to a computerized system for controlling an industrial process comprising

  • - eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals auf der Grundlage einer Voraussage von zukünftigen Abweichungen einer Prozessvariablen in Bezug auf einen gemessenen Wert von mindestens einer Prozessvariablen, wobei die Einrichtung ein erstes Steuergesetz zum Ausführen der Bereitstellung des Steuersignals umfasst.- A device for providing a control signal based on a prediction of future deviations a process variable related to a measured value of at least one process variable, the facility being a first tax law to carry out the provision of the Control signal includes.

Der Begriff "Messen", wie hierin definiert, sollte in einem breiten Sinn aufgefasst werden. Demgemäß sollten Inline-, Online- und Labormessungen eingeschlossen sein.The term "measure" as defined herein should be used in a broad sense. Accordingly, inline, Online and laboratory measurements are included.

Der Begriff "industrieller Prozess" umfasst kontinuierliche, semikontinuierliche und Batchprozesse.The term "industrial process" includes continuous, semi-continuous and batch processes.

Weiter betrifft die Erfindung insbesondere Verfahren und Sy­ steme, bei denen den Voraussagen von zukünftigen Variablen­ abweichungen entsprechende Veranschlagungen von inneren Zu­ ständen im Prozess vorausgeschickt werden.The invention further relates in particular to methods and sy steme where predicting future variables deviations corresponding estimates of inner closings be sent ahead in the process.

Eine zukünftige Abweichung einer Prozessvariablen, wie hierin definiert, bezieht sich auf den Unterschied zwischen einem vorausgesagten zukünftigen Wert der Prozessvariablen und ei­ nem zukünftigen Sollwert für die fragliche Variable.A future deviation of a process variable, as here defined refers to the difference between one predicted future value of the process variable and ei  future setpoint for the variable in question.

Die Erfindung umfasst insbesondere die Anwendung von daten­ gesteuerten stochastischen Systemmodellen oder empirischen Modellen zwecks einer Steuerung von verschiedenen kontinuier­ lichen oder semikontinuierlichen Prozessen.The invention particularly includes the use of data controlled stochastic system models or empirical Models for the control of various continuous or semi-continuous processes.

Wenn die Erfindung auch auf alle Arten von kontinuierlichen und semikontinuierlichen Prozessen anwendbar ist, ist sie insbesondere nützlich in Verbindung mit der Herstellung von Chemie-, Petrochemie- und Polymerprodukten und einer kontinu­ ierlichen Zellstoff- und Papierproduktion, bei denen die Stromzusammensetzungen gesteuert werden müssen, um die er­ forderlichen Produkteigenschaften zu erhalten.If the invention applies to all types of continuous and semi-continuous processes is applicable particularly useful in connection with the manufacture of Chemical, petrochemical and polymer products and a continuous animal pulp and paper production, in which the Current compositions must be controlled by which he to maintain the required product properties.

Typischerweise ist die Erfindung auf Prozesse wie diejenigen in Destillationskolonnen anwendbar. Hier werden Prozessvaria­ ble, wie z. B. die Konzentration im Produkt, der Druck, die Temperatur usw., gemessen. Z. B. ist die zukünftige Abweichung der Konzentration im Produkt diejenige, die in Bezug auf den gemessenen Wert oder Werte der Prozessvariablen vorausgesagt wird. Prozessparameter, wie z. B. der Strom in der Kolonne, die Wärmezufuhr und der Druckaufbau werden in Bezug auf die ausgeführten Voraussagen eingestellt. Ähnliche Anwendungen werden in den Prozessen von Fraktionierkolonnen und Krack­ anlagen gefunden.Typically, the invention is based on processes like those applicable in distillation columns. Here are process varieties ble, such as B. the concentration in the product, the pressure, the Temperature, etc. measured. For example, the future deviation is the concentration in the product is the one related to the measured value or values of the process variables are predicted becomes. Process parameters, such as B. the current in the column, the heat input and the pressure build-up are related to the executed predictions set. Similar applications are used in the processes of fractionation columns and crackers plants found.

Die Erfindung ist auch typischerweise auf Zellstoffkocher für eine kontinuierliche Zellstoffproduktion anwendbar. In einer solchen Anwendung werden Prozessvariable, wie z. B. Kappazahl, Laugenphasenvariable, wie die effektive Alkalikonzentration, Konzentration von gelöstem Lignin, Konzentration von gelöstem Feststoff und Sulfidität, normalerweise zwecks einer Voraus­ sage eines zukünftigen Werts der Kappazahl gemessen. Prozess­ parameter, wie z. B. die Wärmezufuhr, werden dann gesteuert, um den Prozess zu steuern. The invention is also typically based on pulp cookers continuous pulp production applicable. In a such application process variables such. B. Kappa number, Alkali phase variable, such as the effective alkali concentration, Concentration of dissolved lignin, concentration of dissolved Solid and sulfidity, usually for the purpose of advance a future value of the kappa number. Process parameters such as B. the supply of heat are then controlled to control the process.  

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Systeme und Verfahren nach dem Stand der Technik zum Steuern von kontinuierlichen oder semikontinuierlichen Prozessen der oben definierten Art berücksichtigen auch messbare Störungen im Prozess. Solche Störungen könnten von jeglicher Art sein, die den Wert der Prozessvariablen beeinflussen, für die eine zukünftige Abweichung mittels eines gegebenen Steuergesetzes vorausgesagt wird.Prior art systems and methods for control of continuous or semi-continuous processes of The type defined above also takes measurable disturbances into account in process. Such disturbances could be of any kind that affect the value of the process variable for which one future deviation using a given tax law is predicted.

Gemäß dem Stand der Technik ist das Steuergesetz angepasst, um mit einer Mehrzahl von Variablen oder Eingangsgrößen, ein­ schließlich den gemessenen Störungen, umzugehen. Infolgedes­ sen wird das fragliche Steuergesetz verhältnismäßig kompli­ ziert. Weiter macht eine solche Anordnung eine zugeschnittene Anpassung des Steuergesetzes für jeden einzelnen Prozess not­ wendig, der auf diese Weise in Bezug auf gemessene Werte von gewissen Prozessvariablen und gemessenen Störungen zu steuern ist.According to the state of the art, the tax law is adapted, order with a plurality of variables or input variables finally deal with the measured perturbations. As a result The tax law in question becomes relatively complicated graces. Furthermore, such an arrangement makes a tailored one Adjustment of the tax law for each individual process maneuverable in this way in relation to measured values of control certain process variables and measured faults is.

ZIEL DER ERFINDUNGAIM OF THE INVENTION

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein rechnerge­ stütztes Verfahren und System zum Steuern eines kontinuierli­ chen oder semikontinuierlichen Prozesses bereitzustellen, wobei das Verfahren und System an die Notwendigkeit angepasst sind, den Prozess in Bezug auf eine Messung einer messbaren Störung im Prozess zu steuern. Insbesondere sollen das erfin­ derische Verfahren und System Wege ausfindig machen, um das Abstimmen eines speziellen Steuersystems für einen gegebenen Prozess in Bezug auf widersprechende Erfordernisse für Schnelligkeit und Stabilität zu erleichtern.The aim of the present invention is a computational based method and system for controlling a continuous process or semi-continuous process, the process and system being adapted to the need are the process in terms of measuring a measurable Control disruption in the process. In particular, this should be invented derive procedures and system to find ways to Tuning a specific control system for a given one Conflicting requirements process for To facilitate speed and stability.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Das Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren wie anfangs definiert erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die weiteren Schritte umfasst: Messen einer messbaren Störung im Prozess, Voraussagen von zukünftigen Abweichungen der Pro­ zessvariablen in Bezug auf die Störung, aber ohne Rücksicht auf den gemessenen Wert der mindestens einen Prozessvaria­ blen, und Bereitstellen eines Steuersignals auf der Grundlage der Voraussage mittels eines zweiten Steuergesetzes. Demgemäß werden zwei separate Steuergesetze verwendet, und zwei Frei­ heitsgrade werden erhalten. Die Funktion des ersten Steuerge­ setzes kann in Bezug auf die Voraussagen auf der Grundlage des gemessenen Wertes der Prozessvariablen oder -variablen optimiert werden, während das zweite Steuergesetz in Bezug auf die Voraussage der Abweichungen der Prozessvariablen in Bezug auf die gemessenen Störungen optimiert werden kann.The aim of the invention is achieved by a method as initially  defined, which is characterized in that it the next steps include: measuring a measurable disturbance in the process, predicting future deviations of the pro process variables related to the disorder but without consideration to the measured value of the at least one process variant blen, and providing a control signal based thereon the prediction by means of a second tax law. Accordingly two separate tax laws are used, and two free degrees of safety are obtained. The function of the first Steuerge can set based on the predictions the measured value of the process variables or variables be optimized while respecting the second tax law on the prediction of the deviations of the process variables in Regarding the measured disturbances can be optimized.

Für die meisten Prozesse müssen die Einstellungen von unter­ schiedlichen Prozessparametern auf der Grundlage der Voraus­ sage einer zukünftigen Abweichung einer gegebenen Prozess­ variablen vorsichtig sein, was komplexen dynamischen Verhal­ tensweisen des Prozesses und/oder der Tatsache zuzuschreiben ist, dass die gemessene Prozessvariable nicht leicht zugäng­ lich ist. Jedoch wird nach einer Einführung einer Störung in den Prozess häufig eine schnellere oder umfassendere Einstel­ lung eines solchen Prozessparameters gewünscht. Steuergesetze gemäß dem Stand der Technik, die diese Erfordernisse zu be­ denken haben, tendieren gleichzeitig dazu, komplex und kom­ pliziert zu werden. Indem man zwei Freiheitsgrade und zwei separate Steuergesetze verwendet, können mit der erfinderi­ schen Lösung die Alarmbereitschaft der Steuerung des Prozes­ ses in Bezug auf messbare Störungen einerseits und Modell­ fehler und Variablenmessungen andererseits leicht und geson­ dert bestimmt werden.For most processes, the settings from below different process parameters based on the advance tell a future deviation of a given process variable be careful what complex dynamic behavior attributes of the process and / or the fact is that the measured process variable is not easily accessible is. However, after introducing a disorder into the process often a faster or more comprehensive setting Such a process parameter is desired. Tax laws according to the state of the art to be these requirements think, tend to be complex and com at the same time to be copied. By having two degrees of freedom and two separate tax laws can be used with the inventive solution of the alarm readiness of the control of the process ses regarding measurable disturbances on the one hand and model errors and variable measurements, on the other hand, easily and separately be determined.

Einer oder mehrere Prozessparameter im Prozess werden in Be­ zug auf die mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes bereitgestellten Steuersignale gesteuert. Die auf den vor­ ausgesagten Abweichungen beruhenden und durch die Steuerge­ setze bereitgestellten Steuersignale werden zueinander ad­ diert, und die Steuerung des Parameters oder der Parameter wird in Bezug auf die Summe der separaten Steuersignale aus­ geführt. Für die Verwirklichung des Verfahrens sollten der Summe entsprechende oder für die Summe kennzeichnende Signale von einer Rechnerumgebung, in der die Steuergesetze Software definieren, zu relevanten Einheiten geliefert werden.One or more process parameters in the process are described in Be train on by means of the first and second tax law provided control signals controlled. The one on the front stated deviations based and by the Steuerge  set provided control signals are ad to each other dated, and the control of the parameter or parameters is made in relation to the sum of the separate control signals guided. For the implementation of the procedure the Total corresponding signals or signals indicative of the total from a computing environment in which the tax laws software define to be delivered to relevant units.

Häufig ist es auch erwünscht, dass die Einstellung des Pro­ zessparameters oder der Prozessparameter nicht zu umfassend sein sollte. Deshalb wird gemäß dem erfinderischen Verfahren für die Summe der Steuersignale auf der Grundlage von vor­ ausgesagten Abweichungen ein Minimalwert und ein Maximalwert festgelegt. Weiter werden die Steuersignalwerte nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge zueinander addiert. Da­ durch begrenzt der Wert des ersten Steuersignals, zu dem ein zweites Steuersignal addiert wird, möglicherweise den Beitrag des zweiten Steuersignals zusammen mit der Minimalwert- und Maximalwertbeschränkung. Indem man die Steuersignale in einer vorbestimmten Reihenfolge addiert, schlägt das erfinderische Verfahren eine Weise vor, den Beitrag zur Summe der Signale von den unterschiedlichen Steuergesetzen der Priorität nach zu ordnen.Often it is also desirable that the setting of the Pro zessparameters or the process parameters not too comprehensive should be. Therefore, according to the inventive method for the sum of the control signals based on before stated deviations a minimum value and a maximum value fixed. The control signal values continue in succession added to each other in a predetermined order. There by limits the value of the first control signal to which a second control signal is added, possibly the contribution of the second control signal together with the minimum value and Maximum value limit. By placing the control signals in a added predetermined order, beats the inventive Proceed a way to contribute to the sum of the signals priority from the different tax laws assign.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beruht die vom ersten Steuergesetz verwendete Voraussage auf einer Messung einer ersten und/oder einer zweiten Prozessvariablen, wobei die zweite Prozessvariable leichter zugänglich ist und/oder un­ mittelbarer auf nicht gemessene Störungen im Prozess an­ spricht als die erste Prozessvariable.According to a preferred embodiment, that is based on the first Tax law used prediction on a measurement of a first and / or a second process variable, the second process variable is more accessible and / or un indirect to unmeasured process disturbances speaks as the first process variable.

Vorzugsweise sind es die zukünftigen Abweichungen der ersten Prozessvariablen, die vorausgesagt werden und dann mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes verarbeitet werden. Da die zweite Variable leichter zugänglich ist und/oder unmit­ telbarer auf die nicht gemessenen oder nicht messbaren Stö­ rungen im Prozess anspricht als die erste Prozessvariable, kann eine schnellere und genauere Voraussage der ersten Pro­ zessvariablen bei dem Vorhandensein einer nicht gemessenen Störung ausgeführt werden, auf die die zweite Variable un­ mittelbarer reagiert als die erste Variable oder zumindest unmittelbarer als der Wert der ersten Variablen gemessen wer­ den kann. Es versteht sich, dass, wenn auch in einigen Fällen die erste Variable unmittelbar auf die Störung reagieren könnte, der gemessene Wert der ersten Variablen nicht so un­ mittelbar wie der gemessene Wert der zweiten Variablen zu­ gänglich ist. Demgemäß könnte die Verzögerung der Bereitstel­ lung der ersten Variablen bei dem Vorhandensein einer solchen Störung darauf zurückführbar sein, dass die Änderung des Werts selbst verzögert ist, oder auf ein langsames Messver­ fahren zurückführbar sein. Eine typische Anwendung, bei der diese erfinderische Lösung anwendbar ist, dient zur Steuerung eines Zellstoffkochers zur kontinuierlichen Produktion des Zellstoffs, wobei die nicht gemessene oder nicht messbare Störung die Holzschnitzelvolumendichte, der Holzschnitzel­ feuchtigkeitsgehalt oder die anfängliche Ligninkonzentration des Holzes sein könnte. Die erste Prozessvariable könnte dann die Kappazahl sein, und die zweite Prozessvariable könnte eine Variable sein, die online messbar ist, d. h. jegliche Laugenphasenvariable, wie die effektive Alkalikonzentration, Konzentration von gelöstem Lignin usw.. Jedoch ist die Erfin­ dung auf alle Arten von Prozessen mit ähnlichen Verhältnissen anwendbar.It is preferably the future deviations from the first Process variables that are predicted and then using of the first and second tax laws are processed. There the second variable is more accessible and / or unmit more noticeable to the unmeasured or unmeasurable disturbances in the process as the first process variable,  can be a faster and more accurate prediction of the first pro process variables in the presence of an unmeasured Fault are executed, to which the second variable un responds more indirectly than the first variable or at least who measured more immediately than the value of the first variable that can. It is understood that, albeit in some cases the first variable react immediately to the fault the measured value of the first variable might not be so un indirectly like the measured value of the second variable is common. Accordingly, the delay in deployment the first variable in the presence of one The fault can be traced back to the fact that the change of the Value itself is delayed, or a slow measurement drive be traceable. A typical application where this inventive solution can be used for control purposes a pulp cooker for the continuous production of Pulp, being the unmeasured or unmeasurable Disorder the volume of wood chips, the wood chips moisture content or the initial lignin concentration of the wood. The first process variable could then could be the kappa number, and the second process variable could be be a variable that is measurable online, d. H. any Alkali phase variable, such as the effective alkali concentration, Concentration of dissolved lignin etc. However, the inven for all types of processes with similar relationships applicable.

Das erfinderische Verfahren umfasst auch den Schritt eines Veranschlagens eines inneren Zustandes im Prozess mittels eines Zustandsraummodells und auf der Grundlage der Messungen der Prozessvariablen. Die ausgeführte Voraussage beruht auf dem veranschlagten inneren Zustand. Herkömmlicherweise um­ fasst die Einrichtung zur Veranschlagung des Zustandes des Prozesses vorzugsweise ein Zustandsraummodell der folgenden Art:
The inventive method also includes the step of estimating an internal state in the process by means of a state space model and on the basis of the measurements of the process variables. The prediction made is based on the estimated internal state. Conventionally, the facility for estimating the state of the process preferably comprises a state space model of the following type:

xk+1 = Axk + Buk + Bddk + wk
x k + 1 = Ax k + Bu k + B d d k + w k

yk = Cxk + vk
y k = Cx k + v k

wobei der Vektor x die inneren Zustände des Prozesses um­ fasst, w für nicht messbare Prozessstörungen steht, y alle gemessenen Prozessvariablen darstellt und v für Messrauschen steht und d messbare Störungen darstellt. Gemäß der Erfindung könnten die messbaren Störungen d aus dem Modell ausgeschlos­ sen sein. Ein innerer Zustand kann nicht gemessen werden und um von irgendeinem Nutzen zu sein, müssen die Messungen mit einem sogenannten Beobachter kombiniert sein, der den Zustand eines Prozesses auf der Grundlage der Messsignale ver­ anschlagt. Dieser Modelltyp ist vorteilhaft, da er auch in­ stabile Prozesse beschreiben kann, und es wird ermöglicht, dass ein Messsignalvektor Signale enthält, die nur im Beob­ achter verwendet werden, um die inneren Zustände mit dem Ziel zu finden, um dadurch die Voraussageberechnungen zu verbes­ sern. Vorzugsweise wird das Modell zur Konstruktion eines Kalmanfilters verwendet. Mittels eines solchen Kalmanfilters kann eine Voraussage des Zustandes des Prozesses erhalten werden, indem man die Messungen der ersten und zweiten Varia­ blen verwendet.where the vector x represents the internal states of the process summarizes w stands for non-measurable process disturbances, y all represents measured process variables and v for measurement noise stands and d represents measurable disturbances. According to the invention the measurable disturbances d could be excluded from the model be. An internal state cannot be measured and To be of any use, the measurements must be made with a so-called observer can be combined, the condition a process based on the measurement signals ver strikes. This type of model is advantageous because it is also available in can describe stable processes and it enables that a measurement signal vector contains signals that are only Eighth are used to aim the inner states to find the prediction calculations ser. The model is preferably used to construct a Kalman filter used. Using such a Kalman filter can get a prediction of the state of the process by taking the measurements of the first and second varia blen used.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfinderi­ sche Verfahren den weiteren Schritt eines Voraussages einer zukünftigen Abweichung der Prozessvariablen in Bezug auf eine Änderung eines Sollwerts für die Prozessvariable, aber ohne Rücksicht auf die gemessenen Werte der mindestens einen Pro­ zessvariablen, und Bereitstellen eines Steuersignals auf der Grundlage der Voraussage mittels eines dritten separaten Steuergesetzes. Es ist wohlbekannt, dass nach einer Änderung des Sollwerts häufig eine ziemlich schnelle und umfassende Einstellung von relevanten Prozessparametern gewüscht wird. Wenn ein und dasselbe Steuergesetz Steuersignale auf der Grundlage der Voraussagen der Abweichung der Prozessvariablen in Bezug auf sowohl Modellfehler und die Messungen der Pro­ zessvariablen einerseits als auch die Änderung des Sollwerts andererseits bereitzustellen hat, wird das Abstimmen des Steuersystems in Bezug auf die widersprechenden Erfordernisse etwas schwierig und kompliziert. Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird ein solches Steuergesetz dafür in zwei separa­ te Steuergesetze aufgeteilt, von denen eines die Abweichungs­ voraussage bezüglich des geänderten Sollwerts gesondert hand­ habt. Folglich sind ziemlich unkomplizierte Steuergesetze, die leicht an verschiedene Prozesse angepasst werden, zuge­ lassen, und das Abstimmen eines durch solche separate Steuer­ gesetze umfassten Steuersystems wird erleichtert.According to a further embodiment, the invention comprises the further step of predicting a future deviation of the process variables in relation to a Change of a setpoint for the process variable, but without Consideration of the measured values of at least one pro zessvariablen, and providing a control signal on the Basis of the prediction using a third separate Tax law. It is well known that after a change the setpoint is often a fairly quick and comprehensive one Relevant process parameters. If one and the same tax law control signals on the Basis of the predictions of the deviation of the process variables in terms of both model errors and the measurements of the pro process variables on the one hand and the change in the setpoint on the other hand, the voting of the  Control system in relation to conflicting requirements somewhat difficult and complicated. According to the inventive Such a tax law is divided into two separate procedures te tax laws divided, one of which is the deviation make a prediction regarding the changed setpoint separately have. Consequently, fairly straightforward tax laws, that are easily adapted to different processes leave, and tuning one through such separate tax tax system is made easier.

Relevante Prozessparameter werden nun in Bezug auf die Steu­ ersignale gesteuert, die mittels des ersten, zweiten und dritten Steuergesetzes bereitgestellt werden. Die durch das erste, zweite und dritte Steuergesetz bereitgestellten Steu­ ersignale werden zueinander addiert, und die Steuerung des Parameters oder der Parameter wird in Bezug auf ihre Summe ausgeführt. Wie früher erwähnt, werden ein Minimalwert und ein Maximalwert für die Summe festgelegt, und die Steuersi­ gnalwerte werden nacheinander in einer vorbestimmten Reihen­ folge zueinander addiert.Relevant process parameters are now related to the tax er signals controlled by means of the first, second and third tax law are provided. The through that first, second and third tax law provided tax er signals are added to each other, and the control of the Parameters or the parameter is related to their sum executed. As mentioned earlier, a minimum value and set a maximum value for the sum, and the tax i Signal values are sequentially arranged in a predetermined series follow added together.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer­ den in der folgenden Beschreibung und in den eingeschlossenen abhängigen Ansprüchen dargestellt.Other features and advantages of the present invention those included in the description below and in the dependent claims shown.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.In the following, the invention is illustrated using an example Described with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 ist ein schematisches Flussdiagramm, das die wesentli­ chen Bestandteile in dem erfinderischen Verfahren und dem erfinderischen System zeigt. Fig. 1 is a schematic flow diagram showing the essential components in the inventive method and the inventive system.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung des Gesamtsteuer­ plans des Systems zum Verwirklichen des Verfahrens der Erfin­ dung. Der mit P bezeichnete Block gibt den Prozess an, der z. B. der Prozess in irgendeiner Chemie-, Petrochemie- oder Polymerproduktionslinie oder in einer Zellstoff- und Papier­ produktionslinie sein könnte. Demgemäß könnte der Prozess der Prozess in einer Destillationskolonne, Fraktionierkolonne, Krackanlage oder einem kontinuierlichen Zellstoffkocher für eine Zellstoffproduktion sein. Fig. 1 shows the schematic representation of the overall control plan of the system for realizing the method of the inven tion. The block labeled P indicates the process that e.g. B. The process could be in any chemical, petrochemical or polymer production line or in a pulp and paper production line. Accordingly, the process could be the process in a distillation column, fractionation column, cracker, or continuous pulp cooker for pulp production.

Das rechnergestützte System gemäß der Erfindung umfasst Mess­ vorrichtungen, vorzugsweise Sensoren, zum Messen einer ersten Prozessvariablen y1, einer zweiten Prozessvariablen y2 und einer messbaren Störung d. Die Störung könnte jegliche Art von den Prozess P beeinträchtigender messbarer Störung sein.The computer-aided system according to the invention comprises measuring devices, preferably sensors, for measuring a first process variable y 1 , a second process variable y 2 and a measurable disturbance d. The disturbance could be any type of measurable disturbance affecting process P.

Das System umfasst einen Veranschlager E, zu dem die gemesse­ nen Prozessvariablen oder zumindest Signale, die den Werten der gemessenen Variablen y1, y2 entsprechen, geleitet sind. Der Veranschlager E umfasst ein an sich bekanntes Zustands­ raummodell zwecks eines Veranschlagens eines inneren Zustan­ des des Prozesses in Bezug auf die gemessenen Werte der Variablen y1, y2, ein Steuersignal u und eine messbare Stö­ rung d. Der Veranschlager E ist so angeordnet, dass er ein Signal oder eine Mehrzahl von Signalen, die den inneren Zu­ stand darstellen, zu einem Rückkoppelblock FB leitet, der eine erste Software zum Voraussagen einer zukünftigen Abwei­ chung der ersten Variablen y1 umfasst. Die Voraussage beruht indirekt auf den gemessenen Werten der ersten und zweiten Variablen y1, y2 und direkt dem inneren Zustand . Der Block FB umfasst auch ein erstes Steuergesetz zum Berechnen und Bereitstellen eines Steuersignals UFB auf der Grundlage der Voraussage.The system comprises an estimator E to which the measured process variables or at least signals corresponding to the values of the measured variables y 1 , y 2 are directed. The estimator E comprises a state space model known per se for the purpose of estimating an internal state of the process in relation to the measured values of the variables y 1 , y 2 , a control signal u and a measurable fault d. The estimator E is arranged in such a way that it forwards a signal or a plurality of signals which represent the internal state to a feedback block FB which comprises a first software for predicting a future deviation of the first variable y 1 . The prediction is based indirectly on the measured values of the first and second variables y 1 , y 2 and directly on the internal state. The block FB also includes a first control law for calculating and providing a control signal U FB based on the prediction.

Die erste Prozessvariable y1 definiert typischerweise eine besonders relevante Eigenschaft des den Prozess verlassenden Produktes. Bei den oben erwähnten Prozessen ist die erste Variable y1 vorzugsweise die Konzentration einer Komponente im Endprodukt, z. B. die Ligninkonzentration im Zellstoff.The first process variable y 1 typically defines a particularly relevant property of the product leaving the process. In the processes mentioned above, the first variable y 1 is preferably the concentration of a component in the end product, e.g. B. the lignin concentration in the pulp.

Die zweite Variable y2 ist leichter zugänglich und/oder spricht unmittelbarer auf nicht messbare Störungen im Prozess an als die erste Variable y1. Demgemäß trägt die Messung der zweiten Prozessvariablen y2 zu einer genaueren Veranschlagung durch den Veranschlager E bei. Die zweite Prozessvariable ist vorzugsweise inline oder online messbar und ist typischer­ weise eine Temperatur, ein Durchsatz oder ein Druck im Pro­ zess.The second variable y 2 is more easily accessible and / or responds more directly to non-measurable disturbances in the process than the first variable y 1 . Accordingly, the measurement of the second process variable y 2 contributes to a more precise estimate by the estimator E. The second process variable can preferably be measured inline or online and is typically a temperature, a throughput or a pressure in the process.

Das erfinderische System umfasst auch eine Einrichtung FFd zum Voraussagen einer zukünftigen Abweichung der ersten Pro­ zessvariablen y1 in Bezug auf einen gemessenen Wert d einer messbaren Störung im Prozess P, aber ohne Rücksicht auf den gemessenen Wert der ersten und zweiten Prozessvariablen y1, y2, wobei die Einrichtung FFd ein separates zweites Steuerge­ setz umfasst, um ein Steuersignal ud auf der Grundlage der Voraussage bereitzustellen. Die Einrichtungen FFd zum Voraus­ sagen der zukünftigen Abweichung der ersten Prozessvariablen y1 werden schematisch durch das Kästchen FFd dargestellt, bei dem FFd ein Vorwärts-Einspeisen der gemessenen Störung d an­ zeigt. Das Steuersignal ud wird zum Steuersignal uFB addiert, das durch das erste Steuergesetz des Rückkoppelblocks FB be­ reitgestellt wird. Demgemäß umfasst das System eine Einrich­ tung S, um die separaten Steuersignale uFB und ud zu addieren. Die Einrichtung FFd berücksichtigt bei Voraussage der zukünf­ tigen Abweichung der ersten Variablen y1 nicht die Werte der gemessenen ersten und zweiten Variablen y1, y2. Folglich kann sie für eine Bereitstellung eines Steuersignals in Bezug auf die gemessene Störung d optimiert werden.The inventive system also includes a device FFd for predicting a future deviation of the first process variable y 1 with respect to a measured value d of a measurable disturbance in the process P, but without regard to the measured value of the first and second process variables y 1 , y 2 , wherein the device FFd comprises a separate second Steuerge law to provide a control signal u d based on the prediction. The devices FFd for predicting the future deviation of the first process variable y 1 are represented schematically by the box FFd, in which FFd indicates a feed-in of the measured disturbance d. The control signal u d is added to the control signal u FB , which is provided by the first control law of the feedback block FB. Accordingly, the system includes a device S to add the separate control signals u FB and u d . When predicting the future deviation of the first variable y 1, the device FFd does not take into account the values of the measured first and second variables y 1 , y 2 . Consequently, it can be optimized for providing a control signal with respect to the measured disturbance d.

Das System umfasst auch eine Einrichtung FFSP zum Voraussagen einer zukünftigen Abweichung der ersten Prozessvariablen y1 in Bezug auf eine Änderung eines Sollwerts SPy1 für die Pro­ zessvariable y1, aber ohne Rücksicht auf die gemessenen Werte der Prozessvariablen y1, y2, wobei die Einrichtung FFSP ein separates drittes Steuergesetz umfasst, um ein Steuersignal uSP auf der Grundalge der Voraussage bereitzustellen, oder genauer, zu berechnen. FFSP steht für Vorwärts-Einspeisen des Sollwerts. Die Software zur Voraussage der zukünftigen Abwei­ chung der ersten Variablen y1 nur in Bezug auf Änderungen des Sollwerts SPy1 wird durch das Kästchen FFSP dargestellt. Die Sollwerte SPy1 könnten einschließlich dem dritten Steuerge­ setz entweder manuell oder automatisch an das Kästchen FFSP geliefert werden. Das durch das dritte Steuergesetz berechne­ te Steuersignal wird durch die Addiereinrichtung S zu den durch das erste und zweite Steuergesetz des Systems berechne­ ten Steuersignalen uFB und ud addiert. Das Steuersignal uSP wird bereitgestellt, um Abweichungen zu kompensieren, die durch einen geänderten Sollwert verursacht werden.The system also includes a device FFSP for predicting a future deviation of the first process variable y 1 with respect to a change in a setpoint SP y1 for the process variable y 1 , but without regard to the measured values of the process variables y 1 , y 2 , the Device FFSP comprises a separate third control law in order to provide a control signal u SP on the basis of the prediction, or more precisely, to calculate it. FFSP stands for feeding the setpoint forward. The software for predicting the future deviation of the first variable y 1 only in relation to changes in the setpoint SP y1 is represented by the box FFSP. The setpoints SP y1 , including the third tax law, could be supplied either manually or automatically to the box FFSP. The control signal calculated by the third control law is added by the adder S to the control signals u FB and u d calculated by the first and second control laws of the system. The control signal u SP is provided to compensate for deviations caused by a changed setpoint.

Die Addiereinrichtung S umfasst Software, die so angeordnet ist, dass sie die durch das erste, zweite und dritte Steuer­ gesetz berechneten Kompensationssteuersignale uFB, ud, uSP ad­ diert, um eine Summe u bereitzustellen, in Bezug auf die ein oder mehrere Prozessparameter gesteuert werden. Typische sol­ che Prozessparameter sind Temperatur, Druck, Durchsatz usw. In Wirklichkeit ist die Addiereinrichtung S vorzugsweise so angeordnet, dass sie ein die Summe u darstellendes vektor­ wertiges Signal an einzelne Betriebseinheiten der Prozess­ anlage liefert, um einen oder mehrere der Prozessparameter zu beinflussen.The adder S comprises software which is arranged in such a way that it adds the compensation control signals u FB , u d , u SP calculated by the first, second and third control law in order to provide a sum u with respect to the one or more process parameters to be controlled. Typical such process parameters are temperature, pressure, throughput, etc. In reality, the adding device S is preferably arranged such that it delivers a vector-value signal representing the sum u to individual operating units of the process plant in order to influence one or more of the process parameters.

Die Einrichtung S ist auch vorzugsweise so angeordnet, dass sie ein die Summe u darstellendes Signal an den Veranschlager E liefert, wie in der Figur dargestellt. Der Veranschlager E ist so angeordnet, dass er den inneren Zustand in Bezug auf das neueste Kompensationssteuersignal u veranschlagt, das durch das System berechnet wird. Auch wird die gemessene Stö­ rung d an den Veranschlager E geliefert, und wird in Bezug auch auf d berechnet.The device S is also preferably arranged such that they send a signal to the estimator representing the sum u E returns as shown in the figure. The estimator E is arranged to relate to the inner state estimated at the latest compensation control signal u that is calculated by the system. The measured interference tion d is delivered to the estimator E, and is related also calculated on d.

Die Addiereinrichtung S ist so angeordnet, dass sie die Steu­ ersignale uFB, ud, uSP nacheinander in einer vorgeschriebenen Reihenfolge addiert, aber ihre Summe u nicht über einen Be­ reich hinausgehen lässt, der durch einen Minimalwert umin und einen Maximalwert umax begrenzt wird. Der Grund für diese An­ ordnung ist bereits erörtert worden.The adder S is arranged so that it adds the control signals u FB , u d , u SP one after the other in a prescribed order, but does not allow their sum u to exceed a range which is determined by a minimum value u min and a maximum value u max is limited. The reason for this arrangement has already been discussed.

Wie oben beschrieben, stellt das erfinderische System drei separate Steuergesetze und drei Freiheitsgrade dar. Dieses Merkmal macht es einfach, das erfinderische System an ver­ schiedene Arten von zu steuernden Prozessen anzupassen.As described above, the inventive system represents three separate tax laws and three degrees of freedom. This Feature makes it easy to ver the inventive system adapt different types of processes to be controlled.

Die Einrichtungen FB, FFSP und FFd zum Voraussagen der zu­ künftigen Abweichungen einer gegebenen Prozessvariablen, in diesem Fall der ersten Variablen y1, und Berechnen der mini­ mierenden Kompensationssignale uFB, uSP und ud sind vorzugs­ weise als Software in einem Rechner angeordnet. Die Software enthält Rechnerprogrammcodeteile, die geeignet sind, um einen Universalrechner oder selbst einen Prozessor, der in einem rechnergestützten System gemäß der Erfindung angeordnet ist, zu steuern, und dafür, den Rechner oder Prozessor die Schrit­ te der Erfindung ausführen zu lassen.The devices FB, FFSP and FFd for predicting the future deviations of a given process variable, in this case the first variable y 1 , and calculating the minimizing compensation signals u FB , u SP and u d are preferably arranged as software in a computer. The software contains computer program code parts which are suitable for controlling a general-purpose computer or even a processor which is arranged in a computer-based system according to the invention, and for the computer or processor to carry out the steps of the invention.

Natürlich ist eine Mehrzahl von Ausführungsformen der Erfin­ dung für einen Fachmann offensichtlich, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen de­ finiert, verlassen wird, die durch die Beschreibung und die Zeichnung unterstützt werden.Of course, a variety of embodiments of the invention obvious to a person skilled in the art, without the Scope of the invention as set out in the appended claims financed, left by the description and the Drawing are supported.

Z. B. können die Blöcke oder Einrichtungen FFSP und FFd mit ihren jeweiligen Steuergesetzen angeordnet sein, so dass sie Signale an den Rückkoppelblock FB zwecks Anzeigen der Wirkung der entsprechenden Kompensationssteuersignale uSP und ud auf den inneren Zustand liefern. Um diese Möglichkeit zu zei­ gen, sind Linien von den Blöcken FFSP und FFd zum Rückkoppel­ block FB in der Zeichnung eingeschlossen.For example, the blocks or devices FFSP and FFd can be arranged with their respective control laws so that they deliver signals to the feedback block FB to indicate the effect of the corresponding compensation control signals u SP and u d on the internal state. To show this possibility, lines from the blocks FFSP and FFd to the feedback block FB are included in the drawing.

Man sollte auch erkennen, dass die verwendeten Steuergesetze von derselben prinzipiellen Art sein könnten oder sich von­ einander unterscheiden könnten.One should also recognize that the tax laws used  could be of the same principal type or different from could distinguish each other.

Weiter versteht es sich, dass die Steuersignale uFB, ud und uSP eine Kompensation darstellen, die für die Einstellung von gewissen Prozessparametern benötigt wird, um die zukünftige Abweichung der Variablen y1 zu minimieren. Demgemäß stellen sie Werte dar, deren Summe innerhalb eines vorgegebenen In­ tervalls umin-umax liegen sollte. Die Steuergesetze umfassen Software zum Berechnen der notwendigen Kompensationen, die durch die Steuersignale dargestellt werden.It also goes without saying that the control signals u FB , u d and u SP represent a compensation that is required for setting certain process parameters in order to minimize the future deviation of the variables y 1 . Accordingly, they represent values, the sum of which should lie within a predetermined interval u min -u max . The control laws include software for calculating the necessary compensations represented by the control signals.

Claims (26)

1. Rechnergestütztes Verfahren zum Steuern eines indu­ striellen Prozesses, umfassend die Schritte
  • - Messen der Werte von mindestens einer Prozessvariablen (y1, y2) und.
  • - Voraussagen von zukünftigen Abweichungen einer Prozess­ variablen (y1) in Bezug auf den gemessenen Wert der minde­ stens einen Prozessvariablen (y1, y2), und Bereitstellen ei­ nes Steuersignals (uFB) auf der Grundlage der Voraussage mit­ tels eines ersten Steuergesetzes,
dadurch gekennzeichnet, dass es die weiteren Schritte umfasst
  • - Messen einer messbaren Störung (d) im Prozess,
  • - Voraussagen von zukünftigen Abweichungen der Prozess­ variablen (y1) in Bezug auf die Störung, aber ohne Rücksicht auf den gemessenen Wert der mindestens einen Prozessvariablen (y1, y2), und Bereitstellen eines Steuersignals (ud) auf der Grundlage der Voraussagen mittels eines zweiten Steuergeset­ zes.
1. Computer-aided method for controlling an industrial process, comprising the steps
  • - Measuring the values of at least one process variable (y 1 , y 2 ) and.
  • - predicting future deviations of a process variable (y 1) with respect to the measured value of the minde least one process variable (y 1, y 2), and providing egg nes control signal (u FB) on the basis of prediction by means of a first control law ,
characterized in that it comprises the further steps
  • Measuring a measurable disturbance (d) in the process,
  • - predicting future deviations of the process variable (y 1) with respect to the disorder, but without regard to the measured value of at least one process variable (y 1, y 2), and providing a control signal (u d) on the basis of predictions by means of a second tax law.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Prozessparameter im Prozess in Bezug auf die Steuersignale gesteuert werden, die mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes bereitgestellt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that one or more process parameters related to the process the control signals are controlled by means of the first and second tax law are provided. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes bereitgestellten Steuersignale (uFB, ud) zueinander addiert werden und die Steuerung des Parameters oder der Parameter in Bezug auf ihre Summe (u) ausgeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the control signals provided by means of the first and second control law (u FB , u d ) are added to one another and the control of the parameter or parameters in relation to their sum (u) is carried out becomes. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert (umin) und ein Maximalwert (umax) für die Summe (u) festgelegt werden und dass die Steuersignale (uFB, ud) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge addiert wer­ den. 4. The method according to claim 3, characterized in that a minimum value (u min ) and a maximum value (u max ) for the sum (u) are determined and that the control signals (u FB , u d ) are added in succession in a predetermined order the. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die vom ersten Steuergesetz verwendeten Vor­ aussagen auf Messungen einer ersten (y1) und/oder einer zwei­ ten (y2) Prozessvariablen beruhen, wobei die zweite Prozess­ variable (y2) leichter zugänglich ist und/oder unmittelbarer auf nicht gemessene Störungen im Prozess anspricht als die erste Prozessvariable (y1).5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the predictions used by the first tax law are based on measurements of a first (y 1 ) and / or a second (y 2 ) process variable, the second process variable ( y 2 ) is more easily accessible and / or responds more directly to unmeasured process faults than the first process variable (y 1 ). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es die zukünftige Abweichung der ersten Prozessvariablen (y1) ist, die mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes vor­ ausgesagt und kompensiert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that it is the future deviation of the first process variable (y 1 ), which is predicted and compensated for by means of the first and second control law. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, dass es den Schritt eines Veranschlagens eines inneren Zustandes im Prozess mittels eines Zustandsraummodels und auf der Grundlage der Messungen der Prozessvariablen (y1, y2) umfasst und dass das durch das erste Steuergesetz bereitge­ stellte Steuersignal (uFB) auf dem veranschlagten inneren Zustand beruht.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises the step of estimating an internal state in the process by means of a state space model and on the basis of the measurements of the process variables (y 1 , y 2 ) and that by the first control law provided control signal (u FB ) based on the estimated internal state. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es den weiteren Schritt umfasst: Voraussagen einer zukünftigen Abweichung der Prozessvariablen (y1) in Bezug auf eine Änderung eines Sollwerts (SPy1) für die Pro­ zessvariable (y1), aber ohne Rücksicht auf die gemessenen Werte der mindestens einen Prozessvariablen (y1, y2), und Bereitstellen eines Steuersignals (uSP) auf der Grundlage der Voraussage mittels eines dritten separaten Steuergesetzes.8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that it comprises the further step: predicting a future deviation of the process variable (y 1 ) in relation to a change in a setpoint (SPy 1 ) for the process variable (y 1 ), but regardless of the measured values of the at least one process variable (y 1 , y 2 ), and providing a control signal (u SP ) based on the prediction by means of a third separate control law. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessparameter im Prozess in Bezug auf die Steuersigna­ le gesteuert wird, die mittels des ersten, zweiten und drit­ ten Steuergesetzes bereitgestellt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that a process parameter in the process related to the control signal le is controlled by means of the first, second and third tax law. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das erste, zweite und dritte Steuergesetz bereit­ gestellten Steuersignale (uFB, ud, uSP) zueinander addiert wer­ den und dass die Steuerung des Parameters oder der Parameter in Bezug auf ihre Summe (u) ausgeführt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the control signals provided by the first, second and third control law (u FB , u d , u SP ) are added to one another and that the control of the parameter or parameters in relation to them Sum (u) is executed. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalwert (umin) und ein Maximalwert (umax) für die Summe (u) festgelegt werden und dass die Steuersignale (uFB, ud, uSP) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge zueinander addiert werden.11. The method according to claim 10, characterized in that a minimum value (u min ) and a maximum value (u max ) for the sum (u) are determined and that the control signals (u FB , u d , u SP ) in succession in a predetermined Order can be added to each other. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Parameter oder die Parameter gesteuert wird/werden, indem ein für die Summe (u) der Steuersignale (uFB, ud, uSP) charakteristisches Signal zu einem oder mehreren Betriebseinheiten geleitet wird, um den Prozessparameter oder die Parameter zu beeinflussen.12. The method according to any one of claims 1-11, characterized in that the parameter or parameters is / are controlled by a signal characteristic of the sum (u) of the control signals (u FB , u d , u SP ) into one or several operating units is directed to influence the process parameter or parameters. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Messungen eine von oder eine Kombination von Inline-, Online- oder Labormessungen umfassen und dass mindestens die Steuergesetze eine Saftware in einem Rechner definieren.13. The method according to any one of claims 1-11, characterized records that the measurements are one of or a combination of inline, online or laboratory measurements and that at least the tax laws a juice product in a computer define. 14. Rechnergestütztes System zum Steuern eines industriellen Prozesses, umfassend
  • - eine Einrichtung (FB) zum Voraussagen von zukünftigen Abweichungen einer Prozessvariablen (y1) in Bezug auf einen gemessenen Wert von mindestens einer Prozessvariablen (y1, y2), wobei die Einrichtung (FB) ein erstes Steuergesetz um­ fasst, um ein Steuersignal (uFB) auf der Grundlage der Vor­ aussage bereitzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass es auch umfasst
  • - eine Einrichtung (FFd) zum Voraussagen von zukünftigen Abweichungen der Prozessvariablen (y1) in Bezug auf einen gemessenen Wert (d) einer messbaren Störung im Prozess, aber ohne Rücksicht auf den gemessenen Wert der mindestens einen Prozessvariablen (y1, y2), wobei die Einrichtung (FFd) ein separates zweites Steuergesetz zum Bereitstellen eines Steu­ ersignals (ud) auf der Grundlage der Voraussage umfasst.
14. Computerized system for controlling an industrial process, comprising
  • - A device (FB) for predicting future deviations of a process variable (y 1 ) with respect to a measured value of at least one process variable (y 1 , y 2 ), wherein the device (FB) comprises a first control law to a control signal (u FB ) on the basis of the prediction,
characterized in that it also includes
  • a device (FFd) for predicting future deviations of the process variables (y 1 ) in relation to a measured value (d) of a measurable disturbance in the process, but without regard to the measured value of the at least one process variable (y 1 , y 2 ) , wherein the device (FFd) comprises a separate second control law for providing a control signal (u d ) based on the prediction.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einrichtung (S) zum Addieren der Steuersignale (uFB, ud) umfasst, die durch das erste und zweite Steuergesetz bereit­ gestellt werden, zwecks einer Bereitstellung einer Summe (u), in Bezug auf die einer oder mehrere Prozessparameter gesteu­ ert werden.15. System according to claim 14, characterized in that it comprises a device (S) for adding the control signals (u FB , u d ), which are provided by the first and second control law, in order to provide a sum (u), in relation to which one or more process parameters are controlled. 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Addiereinrichtung (S) so angeordnet ist, dass sie die Steuersignale (uFB, ud) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge addiert, aber ihre Summe (u) nicht über einen Bereich hinausgehen lässt, der durch einen Minimalwert (umin) und einen Maximalwert (umax) begrenzt wird.16. System according to claim 15, characterized in that the adding device (S) is arranged such that it successively adds the control signals (u FB , u d ) in a predetermined order, but does not allow their sum (u) to go beyond a range , which is limited by a minimum value (u min ) and a maximum value (u max ). 17. System nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es umfasst: eine Einrichtung (E) zum Veran­ schlagen eines inneren Zustandes des Prozesses auf der Grundlage der Messung einer ersten Prozessvariablen (y1) und einer zweiten Prozessvariablen (y2), die leichter zugänglich ist und/oder unmittelbarer als die erste Variable (y1) auf eine nicht gemessene Störung im Prozess anspricht, wobei die von der Einrichtung (FB) ausgeführte Voraussage auf dem ver­ anschlagten inneren Zustand beruht.17. System according to one of claims 14-16, characterized in that it comprises: a device (E) for estimating an internal state of the process on the basis of the measurement of a first process variable (y 1 ) and a second process variable (y 2 ), which is more easily accessible and / or responds more directly than the first variable (y 1 ) to an unmeasured disturbance in the process, the prediction carried out by the device (FB) being based on the suspected internal state. 18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es die zukünftige Abweichung der ersten Prozessvariablen (y1) ist, die mittels des ersten und zweiten Steuergesetzes mini­ miert wird.18. System according to claim 17, characterized in that it is the future deviation of the first process variable (y 1 ), which is minimized by means of the first and second control law. 19. System nach einem der Ansprüche des 14-18, dadurch ge­ kennzeichnet, dass es umfasst: eine Einrichtung (FFSP) zum Voraussagen einer zukünftigen Abweichung der Prozessvariablen (y1) in Bezug auf eine Änderung eines Sollwerts (SPy1) für die Prozessvariable (y1), aber ohne Rücksicht auf die gemes­ senen Werte der mindestens einen Prozessvariablen (y1, y2), wobei die Einrichtung (FFSP) ein separates drittes Steuerge­ setz zum Bereitstellen eines Steuersignals (uSP) auf der Grundlage der Voraussage umfasst.19. System according to one of claims 14-18, characterized in that it comprises: a device (FFSP) for predicting a future deviation of the process variable (y 1 ) in relation to a change in a setpoint (SPy 1 ) for the process variable (y 1 ), but regardless of the measured values of the at least one process variable (y 1 , y 2 ), the device (FFSP) comprising a separate third control law for providing a control signal (u SP ) based on the prediction . 20. System nach Anspruch 15 oder 16 und 19, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Addiereinrichtung (S) angeordnet ist, um die Steuersignale (uFB, ud, uSP) zu addieren, die durch das erste, zweite und dritte Steuergesetz bereitgestellt werden, zwecks einer Bereitstellung einer Summe (u), in Bezug auf die der eine oder die mehreren Prozessparameter gesteuert werden.20. System according to claim 15 or 16 and 19, characterized in that the adder (S) is arranged to add the control signals (u FB , u d , u SP ) provided by the first, second and third control law are used to provide a sum (u) with respect to which the one or more process parameters are controlled. 21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Addiereinrichtung (S) angeordnet ist, dass sie die Steu­ ersignale (uFB, ud, uSP) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge addiert, aber ihre Summe (u) nicht über einen Bereich hinausgehen lässt, der durch einen Minimalwert (umin) und einen Maximalwert (umax) begrenzt wird.21. System according to claim 20, characterized in that the adding device (S) is arranged in such a way that it adds the control signals (u FB , u d , u SP ) in succession in a predetermined sequence, but their sum (u) does not exceed one Range that is limited by a minimum value (u min ) and a maximum value (u max ). 22. System nach einem der Ansprüche 14-12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es eine Einrichtung (S) umfasst, um ein Si­ gnal, das eine Summe (u) der Steuersignale (uFB, ud, uSP) dar­ stellt, die durch die Steuergesetze bereitgestellt wird, zu einer oder mehreren Betriebseinheiten zu leiten, um einen oder mehrere Prozessparameter zu beeinflussen.22. System according to any one of claims 14-12, characterized in that it comprises a device (S) to a signal that represents a sum (u) of the control signals (u FB , u d , u SP ), which is provided by the tax laws, to be routed to one or more operating units in order to influence one or more process parameters. 23. System nach einem der Ansprüche 14-22, dadurch gekenn­ zeichnet, dass es eine oder mehrere Einrichtungen umfasst, um die Prozessvariablen (y1, y2) und Störungen inline, online oder durch Labormessungen zu messen, um die Steuergesetze mit Signalen zu versorgen, die den Ergebnissen der Messungen ent­ sprechen.23. System according to any one of claims 14-22, characterized in that it comprises one or more devices to measure the process variables (y 1 , y 2 ) and disturbances inline, online or by laboratory measurements, in order to control signals with signals supply that correspond to the results of the measurements. 24. System nach einem der Ansprüche 14-23, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zumindest die Steuergesetze Software in einem Rechner definieren. 24. System according to any one of claims 14-23, characterized records that at least the tax laws software in one Define calculator.   25. Rechnerprogrammcodeelement, umfassend eine Rechnercode­ einrichtung, um es zu ermöglichen, dass ein in einem rechner­ gestützten System zum Steuern eines industriellen Prozesses angeordneter Prozessor, eine Dateneingangsgröße empfängt, die eine Messung von mindestens einer Prozessvariablen (y1) dar­ stellt, dadurch gekennzeichnet, dass es ermöglicht, dass der Prozessor die weiteren Schritte ausführt:
  • - Voraussagen einer zukünftigen Abweichung der mindestens einen Variablen (y1, y2),
  • - Bereitstellen eines Steuersignals auf der Grundlage der Voraussagen mittels eines ersten Steuergesetzes,
  • - Empfangen einer zweiten Dateneingangsgröße, die eine messbare Störung darstellt,
  • - Voraussagen von zukünftigen Abweichungen der Prozess­ variablen (y1) in Bezug auf die Störung (d), aber ohne Rück­ sicht auf den gemessenen Wert der mindestens einen Prozess­ variablen (y1, y2), und
  • - Bereitstellen eines zweiten Steuersignals (Ud) auf der Grundlage der Voraussagen mittels eines zweiten Steuergeset­ zes.
25. Computer program code element, comprising a computer code device to enable a processor arranged in a computer-based system for controlling an industrial process to receive a data input variable that represents a measurement of at least one process variable (y 1 ), characterized in that that it allows the processor to do the following:
  • Predicting a future deviation of the at least one variable (y 1 , y 2 ),
  • Providing a control signal based on the predictions by means of a first tax law,
  • Receiving a second data input variable which represents a measurable disturbance,
  • - Predict future deviations of the process variables (y 1 ) in relation to the disturbance (d), but without regard to the measured value of the at least one process variables (y 1 , y 2 ), and
  • - Providing a second control signal (Ud) based on the predictions by means of a second control law.
26. Rechnerprogrammcodeelement nach Anspruch 25, das in ei­ nem maschinenlesbaren Medium enthalten ist.26. Computer program code element according to claim 25, which in egg machine-readable medium is included.
DE2000149182 1999-10-05 2000-10-05 Computerized control of industrial process involves measuring process fault, predicting future deviations in process variables related to fault, generating control signal using control rule Ceased DE10049182A1 (en)

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