DE102007018313A1 - Optimierendes Steuerverfahren und Steuersystem, Gesamt-Steuervorrichtung und lokale Steuervorrichtung - Google Patents

Optimierendes Steuerverfahren und Steuersystem, Gesamt-Steuervorrichtung und lokale Steuervorrichtung Download PDF

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Abstract

Ein optimierendes Steuersystem umfaßt wenigstens eine lokale Steuereinheit zum Steuern wenigstens einer lokalen Vorrichtung, eine Integrations-Steuervorrichtung zum Steuern einer Anzahl der lokalen Steuereinheiten auf integrierende Weise und wenigstens ein Steuerinformationen-Standardisierungsinterface zwischen der lokalen Steuereinheit und der Integrations-Steuervorrichtung zum Standardisieren der zwischen der lokalen Steuereinheit 31 und der Integrations-Steuervorrichtung ausgetauschten Steuerinformationen. Das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface enthält zum Steuern der lokalen Vorrichtung eine Speichereinheit für Steuerbedingungsinformationen zum Speichern der Einschränkungen, der Bewertungsfunktion und der Attributinformationen, die durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückt werden, und einen Konverter für physikalische Größen zum Umwandeln des von der lokalen Vorrichtung aufgenommenen lokalen physikalischen Zustandswerts in einen physikalischen Standard-Zustandswert und zum Umwandeln des von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwerts in einen lokalen Steuer-Zielwert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optimierendes Steuerverfahren, ein optimierendes Steuersystem, eine Integrations-Steuervorrichtung und eine lokale Steuervorrichtung zum optimalen Steuern einer Anzahl von Vorrichtungen für den gleichen Zweck auf integrierende Weise.
  • Es ist nun höchste Zeit, auf der ganzen Welt das Problem der Verringerung der CO2-Emission anzugehen, um die globale Erwärmung zu verhindern. Deshalb laufen Bemühungen für verschiedene technologische Entwicklungen, um die Energieausnutzung durch Verringerung der Energieverschwendung auf allen Gebieten einschließlich Fabriken (einschließlich industriellen Anlagen), Bürogebäuden, öffentlichen Einrichtungen/Gebäuden, Kraftfahrzeugen und Häusern allgemein zu verbessern. Bei Kraftfahrzeugen und Eisenbahnfahrzeugen wurde die Wiederverwendung von Energie durch die regenerierende Bremse möglich, und für Wohnhäuser wird die Verwendung von sauberer Energie wie Solarenergie entwickelt.
  • Wenn in einer Fabrik oder einer großen Einrichtung eine Vielzahl von die Energie betreffenden Steuervorrichtungen installiert ist, müssen diese Steuervorrichtungen in einer integrierenden Weise kontrolliert werden, damit der Energieverbrauch der Fabrik oder der Einrichtung insgesamt minimal wird. In einem Steuersystem können im allgemeinen die lokalen Bedingungen durch einzelne Steuervorrichtungen optimiert werden, das ganze System kann jedoch beim Vorliegen von Kompromissen zwischen den von den einzelnen Steuervorrichtungen ausgegebenen Steuerparametern nicht dadurch optimiert werden, daß die lokalen Optimierungsbedingungen einfach akkumuliert werden.
  • Das am meisten verwendete System-Steuerverfahren ist das Schleifensteuerschema, um einen Parameter auf einen Steuer-Zielwert zu bringen. Mit der gut eingeführten Konstruktionstheorie dafür ist dieses Steuerverfahren sicher und leicht aufrechtzuerhalten. Andererseits steht mit dem Modellsteuerschema ein Steuerverfahren zur Verfügung, das eine Vielzahl von Steuerparametern identifizieren kann. Das Modellsteuerschema erfordert jedoch die Entwicklung eines besonderen Modells für jedes Steuersystem, und mit zunehmender Größe und der sich daraus ergebenden zunehmenden Kompliziertheit des Steuersystems ist für die Entwicklung viel Zeit und Mühe erforderlich. Das Modellsteuerschema wird daher gegenwärtig nur für Steuersysteme auf begrenzten Gebieten wie der Anwendung in chemischen Anlagen verwendet.
  • Die JP-A-2004-17153 beschreibt ein Beispiel für ein Steuersystem, bei dem das Modellsteuerschema, das eine Vielzahl von Steuerparametern identifizieren kann, mit dem Schleifensteuerschema kombiniert wird, das einen Steuerparameter stabil kontrollieren kann, wodurch die Vorteile der beiden Steuerverfahren ausgenutzt werden. Bei diesem Steuersystem wird die optimierende Steuertheorie für das Modelsteuerschema verwendet, und auf der Basis einer Bewertungsfunktion und von vorab festgelegten Einschränkungen werden die Steuerparameter für eine Anzahl von Schleifensteuerschemata identifiziert. Das heißt, daß das Modellsteuerschema und das Schleifensteuerschema nahtlos miteinander kombiniert werden und ein Energie sparendes Steuersystem mit minimalen Kosten realisiert wird. Es gibt übrigens viele Lehrbücher für die optimierende Steuertheorie, etwa "Yamaura: Introduction to Optimizing Control", herausgegeben von Corona im Januar 1996.
  • Bei dem im Patendokument 1 beschriebenen Steuersystem wird jedoch das Modellsteuerschema verwendet, weshalb das Problem des Standes der Technik, daß für die Entwicklung des Modells für das Steuersystem viel Zeit und Arbeit erforderlich ist, noch nicht gelöst ist. Bei der Modellentwicklung erfordern auch ähnliche Steuersysteme die individuelle Entwicklung von verschiedenen Modellen, wenn die Bewertungsfunktion oder die Einschränkungen für die Optimierung oder die System-Zustandsvariablen verschieden sind. Auch wenn bereits ein Modell entwickelt wurde, ist oft ein neues, unabhängiges Modell zu entwickeln, wenn sich die Konfiguration des Steuersystems ändert.
  • Hinsichtlich des gegenwärtigen globalen Umweltproblems ist zu erwarten, daß in Zukunft verschiedene Energiesparsysteme zu entwickeln sind, wobei jedoch das geschilderte Problem des Modellsteuerschemas die Entwicklung von Energiesparsystemen behindert. Insbesondere in Steuersystemen für gewöhnliche Wohnhäuser und Kraftfahrzeuge mit kurzer Lebensdauer und mit sich oft ändernder Konfiguration kann nicht erwartet werden, daß die Entwicklung und Anwendung eines optimierenden Steuersystems durch das Modellsteuerschema einen praktischen Wert hat.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der oben genannten Probleme des Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optimierendes Steuerverfahren, ein optimierendes Steuersystem, eine Integrations-Steuervorrichtung und eine lokale Steuervorrichtung zum Optimieren einer Anzahl von Steuerparametern und zum Verringern der zum Konstruieren des Steuersystems erforderlichen Zeit und Arbeit zu schaffen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein optimierendes Steuersystem mit wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung, die mit einer lokalen Vorrichtung verbunden ist, um diese zu steuern, mit einer Integrations-Steuervorrichtung, die zum Steuern einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen auf integrierende Weise mit diesen verbunden ist, und mit einer Anzahl von Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces geschaffen, die zwischen den einzelnen lokalen Steuervorrichtungen und der Integrations-Steuervorrichtung angeordnet sind, um die zwischen den jeweiligen lokalen Steuervorrichtungen und der Integrations-Steuervorrichtung ausgetauschten Steuerinformationen zu standardisieren, wobei die Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces und die Integrations-Steuervorrichtung des optimierenden Steuersystems die folgenden Schritte ausführen:
    • (1) Jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface enthält Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der Bewertungsfunktion, die durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückt wird, um die entsprechenden lokalen Vorrichtungen zu steuern, sowie Attributinformationen über die Merkmale der Steueroperationen der lokalen Vorrichtung, und wandelt die lokalen physikalischen Zustandswerte, die von den lokalen Steuervorrichtungen ausgegeben werden, in physikalische Standard-Zustandswerte um, die durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückt werden.
    • (2) Die Integrations-Steuervorrichtung berechnet den optimalen Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung auf der Basis der Informationen über die Steuerbedingungen, die in den Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces gespeichert sind, und des umgewandelten physikalischen Standard-Zustandswerts.
    • (3) Das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface wandelt den von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung in den lokalen Steuer-Zielwert der der lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe für die jeweilige lokale Vorrichtung um und gibt den umgewandelten lokalen Steuer-Zielwert an die lokale Steuervorrichtung aus.
  • Erfindungsgemäß sind die Integrations-Steuervorrichtung und die Anzahl der lokalen Steuervorrichtungen miteinander über eine Anzahl von Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces entsprechend den jeweiligen lokalen Steuervorrich tungen verbunden. Die Integrations-Steuervorrichtung kann daher die physikalischen Zustandswerte der lokalen Vorrichtungen, die von den verschiedenen lokalen Steuervorrichtungen ausgegeben werden, in der Form eines physikalischen Standard-Zustandswerts erhalten, der mit der physikalischen Standardgröße ausgedrückt wird, unabhängig vom Unterschied zwischen den lokalen Steuervorrichtungen. Die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen können durch die entsprechende physikalische Standardgröße ausgedrückt werden, so daß die Integrations-Steuervorrichtung leicht integrierte Einschränkungen und eine integrierte Bewertungsfunktion erzeugen kann, in denen die Einschränkungen und die Bewertungsfunktionen der lokalen Steuervorrichtungen kombiniert sind. Im Ergebnis können die Steuer-Zielwerte für die Anzahl der lokalen Steuervorrichtungen leicht als optimaler Sollwert berechnet werden, der von der physikalischen Standardgröße angezeigt wird.
  • In jedem Steuerinformationen-Standardisierungsinterface sind die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion, die von der physikalischen Standardgröße angezeigt werden, zum Steuern der lokalen Vorrichtung durch die lokale Steuervorrichtung gespeichert. Auch wenn zu der Integrations-Steuervorrichtung eine neue lokale Steuervorrichtung hinzugefügt wird, kann die Integrations-Steuervorrichtung daher leicht die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion dadurch erzeugen, daß die Einschränkungen und die Bewertungsfunktionen aus dem Steuerinformationen-Standardisierungsinterface ausgelesen werden. Wenn eine mit der Integrations-Steuervorrichtung verbundene lokale Steuervorrichtung von dieser getrennt wird, können die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion für die lokale Steuervorrichtung leicht aus den integrierten Einschränkungen und der integrierten Bewertungsfunktion gelöscht werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann daher eine lokale Steuervorrichtung leicht zu der Integrations-Steuervorrich tung hinzugefügt oder davon getrennt werden. Mit anderen Worten kann, solange das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface für die lokale Steuervorrichtung vorbereitet ist, das optimierende Steuersystem leicht unter Verwendung der jeweiligen lokalen Steuervorrichtung aufgebaut werden. Im Ergebnis kann leicht ein optimierendes Steuersystem aufgebaut werden, mit dem eine Anzahl von Steuerparametern optimiert werden kann, wobei die Zeit und Arbeit für den Aufbau gering sind.
  • Erfindungsgemäß kann das optimierende Steuersystem, das eine Anzahl von Steuerparametern optimieren kann, leicht aufgebaut werden, und die für den Aufbau erforderliche Zeit und Arbeit sind gering.
  • Weitere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines optimierenden Steuersystems nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines optimierenden Steuersystems nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines optimierenden Steuersystems nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines optimierenden Steuersystems nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 5 zeigt ein Beispiel des Prozeßflusses beim Verbinden einer neuen lokalen Steuervorrichtung mit der Integrations-Steuervorrichtung nach der vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 zeigt ein spezielles Beispiel eines energieoptimierenden Steuersystems für einen Sattelauflieger.
  • 7 zeigt ein zweites spezielles Beispiel eines energieoptimierenden Steuersystems für einen Sattelauflieger.
  • 8 zeigt ein spezielles Beispiel eines energieoptimierenden Steuersystems für einen Pkw.
  • 9 zeigt ein spezielles Beispiel eines energieoptimierenden Steuersystems für ein gewöhnliches Haus.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen erläutert.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die 1 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration des optimierenden Steuersystems nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie in der 1 gezeigt, umfaßt das optimierende Steuersystem 10 dieser Ausführungsform eine Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen 3, von denen jede mit einer lokalen Vorrichtung 4 verbunden ist, um diese zu steuern, und eine Integrations-Steuervorrichtung 2, die mit einer Anzahl der lokalen Steuervorrichtungen 3 verbunden ist, um diese auf integrierende Weise zu steuern.
  • In der 1 enthält jede lokale Steuervorrichtung 3 eine lokale Steuereinheit 31 zum individuellen Steuern der lokalen Vorrichtung 4 und ein Steuerinformationen-Standardisierungsinterface 1, das zwischen der lokalen Steuereinheit 31 und der Integrations-Steuervorrichtung 2 angeordnet ist, um die von der lokalen Steuereinheit 31 und der Integrations-Steuervorrichtung 2 ausgesendeten und aufgenommenen Steuerinformationen zu standardisieren. Jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface 1 enthält einen Konverter 11 für physikalische Größen und eine Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen.
  • Der Konverter 11 für physikalische Größen wandelt den lokalen physikalischen Zustandswert, der von der entsprechenden lokalen Vorrichtung 4 ausgegebenen wird, in einen physi kalischen Standard-Zustandswert um, der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße (etwa einem Energiewert) ausgedrückt wird, und gibt den umgewandelten physikalischen Zustandswert an die Integrations-Steuervorrichtung 2 aus. Der durch die physikalische Standardgröße ausgedrückte optimale Sollwert, der von der Integrations-Steuervorrichtung 2 ausgegeben wird, wird andererseits entsprechend der Steuersituation an der lokalen Vorrichtung 4 in einen lokalen Steuer-Zielwert umgewandelt.
  • Die Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen speichert Informationen 120 über die Steuerbedingungen zum Steuern der lokalen Vorrichtung 4. Die Informationen 120 über Steuerbedingungen umfassen die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung 4, die durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt werden, und die Attributinformationen, die die Steuermerkmale an der lokalen Vorrichtung 4 anzeigen.
  • Jede lokale Steuervorrichtung 3 enthält eine CPU (Zentraleinheit) und eine Speichereinheit wie einen Halbleiterspeicher oder eine Festplatteneinheit. Die Funktionen des Konverters 11 für physikalische Größen werden von der CPU realisiert, die ein Umwandlungsprogramm für die physikalischen Größen ausführt, das in der Speichereinheit der CPU gespeichert ist. Die Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen wird durch einen Speicherbereich mit vorgegebener Größe dargestellt, der für diese Speichereinheit reserviert ist, und die Informationen 120 über Steuerbedingungen zum Steuern der lokalen Vorrichtung 4 werden in diesem Speicherbereich gespeichert.
  • In der 1 enthält die Integrations-Steuervorrichtung 2 eine Integrationseinheit 21 für Steuerbedingungen, eine Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen, eine Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert, eine Erfassungseinheit 24 für Zielinformationen und eine Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen.
  • Die Integrationseinheit 21 für Steuerbedingungen nimmt die Informationen 20 über die Steuerbedingungen auf, die in den Speichereinheiten 12 für Steuerbedingungsinformationen der Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 der einzelnen lokalen Steuervorrichtungen 3 gespeichert sind, die mit der Integrations-Steuervorrichtung 2 verbunden sind, und erzeugt durch Integrieren der Beschränkungen und der Bewertungsfunktionen, die in den aufgenommenen Informationen 120 für die Steuerbedingungen enthalten sind, integrierte Einschränkungen und eine integrierte Bewertungsfunktion, die durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt wird. Die so erzeugten integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion werden als Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen in der Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen gespeichert.
  • Die Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen speichert die Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen. Die Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen umfassen neben den integrierten Einschränkungen und der integrierten Bewertungsfunktion, die von der Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen erzeugt wurden, die Attributinformationen für jede lokale Steuervorrichtung 3 und eine Steuervorrichtungsliste, die die Verbindung zwischen den Einschränkungen und der Bewertungsfunktion für die Steueroperation an der jeweiligen lokalen Steuervorrichtung 3 enthält.
  • Die Erfassungseinheit 24 für Zielinformationen umfaßt eine Eingabevorrichtung, die mit der Integrations-Steuervorrichtung 2 verbunden ist und die die Zielinformationen aufnimmt, die vom Nutzer des optimierenden Steuersystems 10 mit einer bestimmten Absicht eingegeben werden. Wenn das optimierende Steuersystem 10 zum Beispiel für das Energiesparsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, nimmt die Erfassungseinheit 24 für Zielinformationen Signale von der Bremse und dem Gaspedal auf.
  • Die Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen umfaßt eine Eingabevorrichtung wie einen Sensor, der mit der Integrations-Steuervorrichtung 2 verbunden ist, und nimmt Informationen über die Umgebung um das optimierende Steuersystem 10 auf. Wenn das optimierende Steuersystem 10 zum Beispiel für das Energiesparsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, nimmt die Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen die Atmosphärentemperatur um das Fahrzeug und Informationen über die Steigung der Straße auf.
  • Die Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert berechnet den optimalen Sollwert, der durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt wird, für jede der lokalen Steuervorrichtungen 3 unter Verwendung der integrierten Einschränkungen und der integrierten Bewertungsfunktion, die in der Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen gespeichert sind, des vom Konverter 11 für physikalische Größen für jede lokale Steuervorrichtung 3 ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswerts, den von der Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen erfaßten Umgebungsinformationen und den von der Erfassungseinheit 24 für Zielinformationen erfaßten Zielinformationen.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2 ist eine Informationsverarbeitungseinheit mit einer CPU und einer Speichereinheit wie einem Halbleiterspeicher oder einer Festplatteneinheit. Die Funktionen der Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen und der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert werden von der CPU realisiert, die Programme zum Integrieren der Steuerbedingungsinformationen und zum Berechnen des optimalen Sollwerts ausführt, die in der Speichereinheit der CPU gespeichert sind. Die Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen wird durch einen Speicherbereich mit vorgegebener Größe dargestellt, der für diese Speichereinheit reserviert ist, und die Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen werden in diesem Speicherbereich gespeichert.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2 und die lokalen Steuervorrichtungen 3 sind miteinander über ein Netzwerk wie ein LAN (lokales Netzwerk) oder CAN (Controller-Bereichsnetzwerk) verbunden. Die lokale Steuervorrichtung 3 kann mit der entsprechenden lokalen Vorrichtung 4 zum Beispiel entsprechend der Situation der lokalen Vorrichtung 4 über ein Signalinterface verbunden sein.
  • Es wird nun das optimierende Steuerverfahren dieser Ausführungsform erläutert, d.h. das Verfahren zum Berechnen des optimalen Sollwerts in der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert.
  • Es wird angenommen, daß die Integrations-Steuervorrichtung 2 mit p zu steuernden Objekten (im folgenden einfach Objekte genannt) verbunden ist, d.h. mit p lokalen Steuervorrichtungen 3. Unter dieser Bedingung werden der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert vom Konverter 11 für physikalische Größen der k-ten lokalen Steuervorrichtung 3 m physikalische Standard-Zustandswerte zugeführt, und die Berechnungseinheit 23 gibt n optimale Sollwerte an den Konverter 11 für physikalische Größen aus. Die Größen und Werte werden von den Vektoren Yk(t) bzw. Xk(t) ausgedrückt. Mit anderen Worten werden der Vektor Xk(t) für den optimalen Sollwert und der Vektor Yk(t) für den physikalischen Standard-Zustandswert durch die Gleichung (1) bzw. (2) ausgedrückt: Xk(t) = (xk,1(t), xk,2(t), ..., xk,n(t)) (1) Yk(t) = (yk,1(t), yk,2(t), ..., yk,m(t)) (2)
  • In diesen Gleichungen stellen die Vektorkomponenten xk,1(t), xk,2(t), ..., xk,n(t) die n optimalen Sollwerte dar, die von der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert an die k-te lokale Steuervorrichtung 3 ausgegeben werden, und yk,1(t), yk,2(t), ..., yk,m(t) stellen die m physikalischen Standard-Zustandswerte dar, die von der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert von der k-ten lokalen Steuervorrich tung 3 aufgenommen werden. k = 1, ..., p, und (t) zeigt die Zeit an.
  • Die Einschränkungen beim Steuern der lokalen Vorrichtung 4 durch die k-te lokale Steuervorrichtung 3 werden durch die Gleichung (3) ausgedrückt und die zugehörige Bewertungsfunktion durch die Gleichung (4): hk,i(t, Xk(t), Yk(t)) ≤ ck,i (3) gk(t, Xk(t), Yk(t)) (4)
  • In diesen Gleichungen ist k = 1, ..., p und i = 1, ..., q. Das Zeichen q bezeichnet die Anzahl der Einschränkungen. Das heißt, daß es für ein Steuerobjekt, d.h. eine lokale Steuervorrichtung 3, eine Anzahl von Einschränkungen geben kann. Das Zeichen ck,j bezeichnet eine Konstante, die die einfache Konstante 0 oder ein kritischer Wert für die Einschränkungen sein kann. In der Gleichung (3) für die Einschränkungen sind die linke Seite und die rechte Seite durch ein Ungleichheitszeichen verbunden, sie können alternativ auch durch ein Gleichheitszeichen verbunden sein.
  • Die Gleichung (3) für die Einschränkungen und die Gleichung (4) für die Bewertungsfunktion sind beide Funktionen der Zeit t, des Vektors Xk(t) für den optimalen Sollwert und des Vektors Yk(t) für den physikalischen Standard-Zustandswert. Sowohl die Gleichung (3) für die Einschränkungen als auch die Gleichung (4) für die Bewertungsfunktion können auch Funktionen der zeitlichen Ableitung des Vektors Xk(t) für den optimalen Sollwert und des Vektors Yk(t) für den physikalischen Standard-Zustandswert sein.
  • Die Gleichung (3) für die Einschränkungen und die Gleichung (4) für die Bewertungsfunktion werden normalerweise entwickelt, um ein Steuersystem aufzubauen, in dem die lokale Vorrichtung 4 durch die lokale Steuervorrichtung 3 gesteuert wird, und sie werden als Informationen 120 über die Steuerbedingungen in der Speichereinheit 12 für die Informationen über die Steuerbedingungen gespeichert. In dem Prozeß wird die Umwandlungsgleichung für die physikalische Größe für den Konverter 11 für die physikalischen Größen bestimmt.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2 nimmt über die Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen die in den einzelnen Speichereinheiten 12 für die Informationen über die Steuerbedingungen der einzelnen lokalen Steuervorrichtungen 3, die mit der Integrations-Steuervorrichtung 2 verbunden sind, gespeicherten Informationen 120 über die Steuerbedingungen auf und erzeugt durch Integrieren der Einschränkungen und der Bewertungsfunktion in den einzelnen Informationen 120 für die Steuerbedingungen die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion.
  • Beim Integrieren der Einschränkungen klassifiziert die Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen die von der lokalen Steuervorrichtung 3 erhaltenen Einschränkungen entsprechend den Attributinformationen, die angeben, was durch den Wert der Gleichung der Einschränkungen dargestellt wird. Die Attributinformationen werden vorab mit der entsprechenden Gleichung für jede Einschränkung gespeichert, zum Beispiel als Attributinformationen für die Informationen 120 über die Steuerbedingungen. Einschränkungen für gleiche Attributinformationen, die von verschiedenen lokalen Steuervorrichtungen 3 erhalten werden, werden entsprechend den physikalischen Gesetzen wie dem Energieerhaltungssatz oder dem Impulserhaltungssatz in eine Gleichung zusammengeführt. Im Integrationsprozeß wird gegebenenfalls auch der Vektor S(t) über die Umgebungsinformationen berücksichtigt. Einschränkungen, die nicht die gleichen Attributinformationen aufweisen, werden nicht integriert, und die durch die Gleichung (3) ausgedrückten Einschränkungen werden wie sie sind als integrierte Einschränkungen verwendet.
  • Die Integration der integrierten Einschränkungen durch die Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen wird allgemein durch die Gleichung (5) ausgedrückt: Hi(t, X1(t), ..., Xp(t), Y1(t), ..., Yp(t), S(t)) ≤ Ci (5)
  • In dieser Gleichung ist S(t) der Umgebungsinformationenvektor mit s Komponenten. Insbesondere ist jede Komponente der Wert der Umgebungsinformationen, der von der Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen erfaßt wird. Dieser Wert der Umgebungsinformationen wird auch durch den Wert ausgedrückt, der in die physikalische Standardgröße umgewandelt wurde.
  • In der Gleichung (5) ist i = 1, ..., Q, wobei Q die Anzahl der integrierten Einschränkungen ist. Auch Ci ist. eine Konstante, die die einfache Konstante 0 oder ein kritischer Wert für die Einschränkungen sein kann.
  • Die integrierte Bewertungsfunktion kann nun wie zum Beispiel durch die Gleichung (6) gezeigt als gewichteter Mittelwert der Bewertungsfunktionen gk der lokalen Steuervorrichtung 3 ausgedrückt werden:
    Figure 00140001
  • In dieser Gleichung ist ak der gewichtete Wert des gewichteten Mittelwerts, der die Beziehung a1 + a2 + ... + ap = 1 erfüllt. Der gewichtete Wert ak ist nicht immer konstant, sondern kann entsprechend den Eingangsinformationen von der Erfassungseinheit 24 für Zielinformationen geeignet abgeändert werden.
  • Wie beschrieben berechnet, nachdem die Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen die Gleichung (5) für die integrierten Einschränkungen und die Gleichung (6) für die integrierte Bewertungsfunktion J erstellt hat, die Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert den optimalen Sollwertvektor Xk(t) (k = 1, ..., p), der die Gleichung (5) für die integrierten Einschränkungen erfüllt und die Gleichung (6) für die integrierte Bewertungsfunktion J maximiert (minimiert). Zum Berechnen des optimalen Sollwertvektors Xk(t) kann ein numerisches Berechnungsverfahren wie das bekannte Verfahren des steilsten Gradienten (Gradientenverfahren) verwendet werden.
  • Die Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert gibt nach der beschriebenen Berechnung des optimalen Sollwertvektors Xk(t) den Wert für jede Komponente des berechneten optimalen Sollwertvektors Xk(t) als optimalen Sollwert an die k-te lokale Steuervorrichtung 3 aus.
  • Anstelle der Gleichung (6) kann zur Berechnung der integrierten Bewertungsfunktion J die folgende Gleichung (7) verwendet werden:
    Figure 00150001
  • In dieser Gleichung kann t1 die gegenwärtige Zeit und t2 eine nachfolgende Zeit bezeichnen. In diesem Fall wird eine optimierende Steueroperation möglich, die eine zukünftige Situation voraussagt.
  • Bei dieser Ausführungsform umfaßt wie beschrieben die lokale Steuervorrichtung 3 den Konverter 11 für physikalische Größen, durch den die in eine vorgegebene physikalische Größe (wie einen Energiewert) umgewandelten Steuerinformationen (der physikalische Standard-Zustandswert und der optimale Sollwert) zu der Integrations-Steuervorrichtung 2 übertragen oder von dort erhalten werden. In der lokalen Steuervorrichtung 3 können unabhängig vom Schleifensteuerschema oder Modellsteuerschema die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtungen 4 durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt und in der Speichereinheit 12 für die Steuerbedingungsinformationen gespeichert werden.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2 kann damit unabhängig von der Art der damit verbundenen lokalen Steuervorrichtung 3 unter Verwendung der in die physikalische Standardgröße umgewandelten Steuerinformationen Informationen zu den jeweiligen lokalen Steuervorrichtungen 3 übertragen und davon aufnehmen. Die Integrations-Steuervorrichtung 2 kann von den damit verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3 auch die Einschränkungen und die Bewertungsfunktionen zum Steuern der lo kalen Vorrichtungen 4 aufnehmen, die von den lokalen Steuervorrichtungen 3 gesteuert werden. Die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion werden durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt, und daher kann die Integrations-Steuervorrichtung 2 durch Aufnahmen der Einschränkungen und der Bewertungsfunktionen von den lokalen Steuervorrichtungen 3 unabhängig von der Art der damit verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3 leicht die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion durch eine Integration der Einschränkungen und der Bewertungsfunktionen erzeugen. Auf der Basis der integrierten Einschränkungen und der integrierte Bewertungsfunktion kann die Integrations-Steuervorrichtung 2 den optimalen Sollwert ermitteln, der für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen 3 am besten geeignet ist.
  • Bei dem optimierten Steuersystem 10 der vorliegenden Ausführungsform kann der Steuersystementwickler die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion, die durch die physikalische Standardgroße ausgedrückt werden, für das Steuersystem der lokalen Vorrichtung 4 hauptsächlich in der lokalen Steuervorrichtung 3 entwickeln, ohne im wesentlichen die Steuerstruktur des optimierenden Steuersystems 10 als Ganzes berücksichtigen zu müssen. Im Ergebnis werden die Arbeit und die Zeit, die zur Entwicklung des ganzen optimierenden Steuersystems 10 erforderlich sind, im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Die 2 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration des optimierenden Steuersystems nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie in der 2 gezeigt, umfaßt das optimierende Steuersystem 10a in der zweiten Ausführungsform lokale Steuervorrichtungen 3a, von denen jede mit einer lokalen Vorrichtung 4 verbunden ist, um diese zu steuern, und eine Integrations-Steuervorrichtung 2a, die mit einer Anzahl der lokalen Steuervorrichtungen 3a verbunden ist, um diese auf integrierende Weise zu steuern. In der 2 sind Kompo nenten mit gleichen Funktionen wie in der 1 auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das optimierende Steuersystem 10a der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem optimierenden Steuersystem 10 der ersten Ausführungsform (1) dadurch, daß sich in der zweiten Ausführungsform die einzelnen Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 nicht in den lokalen Steuervorrichtungen 3 befinden, sondern in der Integrations-Steuervorrichtung 2a.
  • Die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen 3a geben entsprechend der Situation der lokalen Vorrichtung 4 oder der lokalen Steuervorrichtung 3a an die Integrations-Steuervorrichtung 2a den durch die physikalische Größe ausgedrückten lokalen physikalischen Zustandswert aus und nehmen im Gegenzug entsprechend der Situation der lokalen Vorrichtung 4 oder der lokalen Steuervorrichtung 3a von der Integrations-Steuervorrichtung 2a den durch die physikalische Größe ausgedrückten lokalen Steuer-Zielwert auf, um damit die lokale Vorrichtung 4 zu steuern.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2a enthält neben den Komponenten der Integrations-Steuervorrichtung 2a der ersten Ausführungsform entsprechend den mit der Integrations-Steuervorrichtung 2a verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3a Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1. Jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface 1 enthält einen Konverter 11 für physikalische Größen und eine Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen zum Speichern der Informationen 120 über die Steuerbedingungen. Der Konverter 11 für physikalische Größen wandelt einerseits den von der lokalen Steuervorrichtung 3a ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandswert in den durch eine vorgegebene physikalische Größe ausgedrückten physikalischen Standard-Zustandswert um, und er wandelt andererseits den von der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert ausgegebenen optimalen Sollwert entsprechend der Situation der lokalen Steuervorrichtung 3a oder der lokalen Vorrichtung 4 in den lokalen Steuer-Zielwert um. Die Informationen 120 über Steuerbedingungen umfassen auch die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung 4 hinsichtlich der physikalischen Standardgröße und die Attributinformationen für die Merkmale der Steueroperation der lokalen Vorrichtung 4.
  • Wie beschrieben sind bei der zweiten Ausführungsform die Funktionen und die Arbeitsweise der Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 identisch mit denen der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 sich nicht in den lokalen Steuervorrichtungen 3a befinden, sondern in der Integrations-Steuervorrichtung 2a. Auch die Funktionen und Operationen der Integrations-Steuervorrichtung 2a sind mit denen der Integrations-Steuervorrichtung 2 der ersten Ausführungsform identisch, mit der Ausnahme, daß die Integrations-Steuervorrichtung 2a die Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 enthält. Das optimierende Steuersystem 10a der zweiten Ausführungsform umfaßt daher im wesentlichen die gleichen Operationen und Effekte wie das optimierende Steuersystem 10 der ersten Ausführungsform.
  • Bei der zweiten Ausführungsform muß der Entwickler des Steuersystems für jede mit der Integrations-Steuervorrichtung 2a verbundene lokale Steuervorrichtung 3a den Konverter 11 für physikalische Größen zum Umwandeln des lokalen physikalischen Zustandswerts und des lokalen Steuer-Zielwerts, der an der Integrations-Steuervorrichtung 2a von der jeweiligen lokalen Steuervorrichtung 3a aufgenommen bzw. daran abgegeben wird, in den durch die physikalische Standardgröße ausgedrückten physikalischen Standard-Zustandswert und den optimalen Sollwert entwickeln und diesen Konverter 11 für physikalische Größen dann in die Integrations-Steuervorrichtung 2a einfügen.
  • Der Entwickler des Steuersystems muß des weiteren die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion zum Steuern der von der lokalen Steuervorrichtung 3a gesteuerten lokalen Vorrichtung 4 durch die physikalische Standardgröße und durch Bestimmen der Attributinformationen für die Merkmale der Steueroperation der jeweiligen lokalen Vorrichtung 4 ausdrücken, um die Attributinformationen in der Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen als Informationen 120 über die Steuerbedingungen speichern.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Die 3 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration des optimierenden Steuersystems nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Wie in der 3 gezeigt, umfaßt das optimierende Steuersystem 10b der dritten Ausführungsform eine Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen 3b, die mit den lokalen Vorrichtungen 4 verbunden sind, um diese zu steuern, und eine Integrations-Steuervorrichtung 2b, die mit einer Anzahl der lokalen Steuervorrichtungen 3b verbunden ist, um diese auf integrierende Weise zu steuern. In der 3 sind Komponenten mit gleichen Funktionen wie in der 1 auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das optimierende Steuersystem 10b der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem optimierenden Steuersystem 10 der ersten Ausführungsform (1) dadurch, daß bei dem optimierenden Steuersystem 10b sich die Konverter 11 für physikalische Größen nicht in den einzelnen lokalen Steuervorrichtungen 3b befinden, sondern in der Integrations-Steuervorrichtung 2b.
  • Die lokale Steuervorrichtungen 3b enthält eine lokale Steuereinheit 31 und eine Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen. Die lokale Steuereinheit 31 gibt entsprechend der Situation der lokalen Vorrichtung 4 oder der lokalen Steuereinheit 31 an die Integrations-Steuervorrichtung 2b einerseits den durch die physikalische Größe ausgedrückten lokalen physikalischen Zustandswert aus und nimmt im Gegenzug entsprechend der Situation der lokalen Vorrichtung 4 oder der lokalen Steuereinheit 31 von der Integrations-Steuervorrichtung 2b den durch die physikalische Größe ausgedrückten lokalen Steuer-Zielwert auf, um damit die lokale Vorrichtung 4 zu steuern.
  • Die Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen speichert die Informationen 120 über die Steuerbedingungen, die die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung 4 umfassen und die durch eine vorgegebene physikalische Größe ausgedrückt werden, und die Attributinformationen für die Merkmale der Steueroperation der lokalen Vorrichtung 4.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2b enthält neben den Komponenten der Integrations-Steuervorrichtung 2 der ersten Ausführungsform entsprechend den mit der Integrations-Steuervorrichtung 2b verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3b die Konverter 11 für physikalische Größen. Der Konverter 11 für physikalische Größen wandelt einerseits den von der lokalen Steuereinheit 31 ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandswert in den durch eine vorgegebene physikalische Größe ausgedrückten physikalischen Standard-Zustandswert um, und er wandelt andererseits den von der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert ausgegebenen optimalen Sollwert entsprechend der Situation der lokalen Steuereinheit 31 oder der lokalen Vorrichtung 4 in den lokalen Steuer-Zielwert um.
  • Wie beschrieben sind bei der dritten Ausführungsform die Funktionen und Operationen der lokalen Steuervorrichtung 3b identisch mit denen der lokalen Steuervorrichtung 3 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die lokale Steuervorrichtung 3b der dritten Ausführungsform keinen Konverter 11 für physikalische Größen aufweist. Die Funktionen und Operationen der Integrations-Steuervorrichtung 2b sind identisch mit denen der Integrations-Steuervorrichtung 2 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Integrations-Steuervorrichtung 2b die Konverter 11 für physikalische Grö ßen enthält. Das optimierende Steuersystem 10b der dritten Ausführungsform umfaßt daher im wesentlichen die gleichen Operationen und Effekte wie das optimierende Steuersystem 10 der ersten Ausführungsform.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Die 4 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration des optimierenden Steuersystems nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Das optimierende Steuersystem der vierten Ausführungsform umfaßt lokale Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b, die mit den entsprechenden lokalen Vorrichtungen 4 verbunden sind, um diese zu steuern, und eine Integrations-Steuervorrichtung 2c, die mit den lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b verbunden ist, um diese auf integrierende Weise zu steuern. Das heißt, daß die Integrations-Steuervorrichtung 2c dieser Ausführungsform die lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b der ersten bis dritten Ausführungsform in Kombination steuern kann.
  • In der 4 sind Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den 1 bis 3 auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der 4 sind, damit die Darstellung nicht zu kompliziert wird, die Speichereinheit 12 für Steuerbedingungsinformationen und die Speichereinheit 22 für die integrierten Einschränkungen nicht gezeigt, die Informationen 120 über die Steuerbedingungen und die Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen werden jedoch darin gespeichert. In der 4 ist jeweils eine der lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a und 3b gezeigt, die Anzahl der einzelnen lokalen Steuervorrichtungen ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann ein Mehrfaches davon betragen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die lokale Steuervorrichtung 3a weder die Informationen 120 über die Steuerbedingungen noch den Konverter 11 für physikalische Größen. Auch die lokale Steuervorrichtung 3b weist keinen Konverter 11 für physikalische Größen auf. Deshalb erstellt der Entwickler des Steuersystems Informationen über die Steu erbedingungen (Informationen #1 bis #3 über die Steuerbedingungen zum Beispiel) für die lokale Steuervorrichtung 3a und speichert sie in der Speichereinheit der Integrations-Steuervorrichtung 2c als Standardinformationen 121 über die Steuerbedingungen.
  • Auf ähnliche Weise erstellt der Entwickler des Steuersystems das Programm zum Ausführen der Konverter für physikalische Größen (Konverter #1 bis #3 für physikalische Größen zum Beispiel) für die lokalen Steuervorrichtungen 3a, 3b und speichert sie in der Speichereinheit der Integrations-Steuervorrichtung 2c als Standardkonverter 110 für physikalische Größen.
  • Wie beschrieben kann die Integrations-Steuervorrichtung 2c bei der Integration der Informationen 120 über die Steuerbedingungen für die damit verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b durch die Integrationseinheit 21 für die Steuerbedingungen die Informationen über die Steuerbedingungen (zum Beispiel die Informationen #1 für die Steuerbedingungen) für die lokale Steuervorrichtung 3a ohne Informationen 120 über die Steuerbedingungen aus den Standardinformationen 121 für die Steuerbedingungen auslesen und verwenden. Gleichermaßen kann die Integrations-Steuervorrichtung 2c hinsichtlich der lokalen Steuervorrichtungen 3a, 3b ohne Konverter 11 für physikalische Größen die Konverter für physikalische Größen (die Konverter #1 und #2 für physikalische Größen zum Beispiel) für die lokalen Steuervorrichtungen 3a, 3b auslesen und die ausgelesenen Konverter für physikalische Größen (zum Beispiel die Konverter #1, #2 für physikalische Größen) als die Konverter 11 für physikalische Größen festlegen, die die physikalische Umwandlung tatsächlich ausführen, wodurch jede physikalische Umwandlung möglich wird.
  • Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der neue Effekt, daß die lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b sehr leicht zu der Integrations-Steuervorrichtung 2c hinzugefügt oder davon getrennt werden können.
  • Zum Beispiel werden die Informationen #1 bis #3 über die Steuerbedingungen für eine bestimmte lokale Steuervorrichtung 3a, die mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbunden werden kann, vorab als Standardinformationen 121 über Steuerbedingungen in der Speichereinheit gespeichert. Auch werden zum Beispiel die Standardkonverter #1 bis #3 für physikalische Größen für bestimmte lokale Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b, die mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbunden werden können, vorab als Standardkonverter 110 für physikalische Größen in der Speichereinheit gespeichert.
  • Wenn die Integrations-Steuervorrichtung 2c bereits mit einigen lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b verbunden ist und eine lokale Steuervorrichtung 3a neu mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbunden werden soll, kann die Integrations-Steuervorrichtung 2c sofort neue integrierte Informationen 220 über die Steuerbedingungen derart erzeugen, daß die Informationen 120 über Steuerbedingungen in den lokalen Steuervorrichtungen 3, 3b oder gegebenenfalls die Informationen über die Steuerbedingungen (die Information #1 über Steuerbedingungen zum Beispiel) für die lokale Steuervorrichtung 3a in den Standardinformationen 121 über Steuerbedingungen in der Integrationseinheit 21 für Steuerbedingungen mit den vorhanden integrierten Informationen 220 für die Steuerbedingungen zusammengeführt werden.
  • Die Integrations-Steuervorrichtung 2c kann, wenn die Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert auf der Basis der neu erzeugten Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen den optimalen Sollwert für die lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b ausgibt, unter Verwendung des Konverters 11 für physikalische Größen in der lokalen Steuervorrichtung 3 oder der Konverter (zum Beispiel der Konverter #1, #2 für physikalische Größen) für die lokalen Steuervorrichtungen 3a, 3b im Standardkonverter 110 für physikalische Größen die physikalische Größe bestimmen.
  • Wenn eine der mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbundenen lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b entfernt wird, kann die Integrations-Steuervorrichtung 2c sofort die Informationen über die Steuerbedingungen für die entfernte lokale Steuervorrichtung 3 (oder 3a, 3b) in den Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen löschen und auf der Basis der neuen Informationen 220 über die integrierten Steuerbedingungen mit der Berechnungseinheit 23 für den optimalen Sollwert den optimalen Sollwert berechnen.
  • Bei dieser Ausführungsform kann daher die lokale Steuervorrichtung 3 (oder 3a, 3b) Online an die Integrations-Steuervorrichtung 2c angeschlossen oder davon entfernt werden. Das sich ergebende optimierte Steuersystem weist daher bei einem Ausfall der zu steuernden lokalen Steuervorrichtungen 3, 3a, 3b ausfallsichere Eigenschaften auf. Gleichzeitig wird eine robuste Steuerung sichergestellt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform muß der Entwickler des Steuersystems für bestimmte lokale Steuervorrichtungen 3a, 3b die Standardinformationen 121 über die Steuerbedingungen und den Standardkonverter 110 für physikalische Größen vorbereiten. Gleichzeitig können die Informationen über die Steuerbedingungen und der Konverter für physikalische Größen für häufig benutzte oder analoge lokale Steuervorrichtungen 3a, 3b standardisiert werden. Nach der Standardisierung der Informationen über die Steuerbedingungen und der Konverter für physikalische Größen ist der Aufwand bei einer späteren Entwicklung der Informationen über die Steuerbedingungen und der Konverter für physikalische Größen für analoge lokale Steuervorrichtungen 3a, 3b erheblich reduziert.
  • Die 5 zeigt den Prozeßablauf beim Hinzufügen und Anschließen einer neuen lokalen Steuervorrichtung an die obige Integrations-Steuervorrichtung.
  • Wenn in der 5 eine neue lokale Steuervorrichtung 3 (oder 3a, 3b, im folgenden wird angenommen, daß es 3 ist) hinzugefügt und mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbunden wird, stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c zuerst fest, ob das Interface für eine bestimmte lokale Steuervorrichtung 3 in Ordnung ist oder nicht, wozu sie die Informationen verwendet, die von dieser lokalen Steuervorrichtung 3 übertragen werden (Schritt S10). Wenn festgestellt wird, daß das Interface nicht in Ordnung ist, d.h. wenn die hinzugefügte lokale Steuervorrichtung 3 nicht mit der Integrations-Steuervorrichtung 2c verbunden werden kann (NEIN im Schritt S10), weist die Integrations-Steuervorrichtung 2c die Verbindung mit dieser lokalen Steuervorrichtung 3 ab (Schritt S20). In diesem Fall gibt die Integrations-Steuervorrichtung 2c oder die lokale Steuervorrichtung 3 eine Nachricht oder einen Alarm aus, der die Zurückweisung der Verbindung auf einer dazugehörigen Displayeinheit (nicht gezeigt) anzeigt.
  • Wenn festgestellt wird, daß das Interface in Ordnung ist (JA im Schritt S10), stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c fest, ob die lokale Steuervorrichtung 3 die Informationen 120 über die Steuerbedingungen enthält oder nicht (Schritt S11). Wenn die lokale Steuervorrichtung 3 die Informationen 120 über die Steuerbedingungen enthält (JA im Schritt S11), nimmt die Integrations-Steuervorrichtung 2c aus der lokalen Steuervorrichtung 3 die Informationen 120 über die Steuerbedingungen auf und integriert die so erhaltenen Informationen 120 über die Steuerbedingungen mit den integrierten Informationen 220 über die Steuerbedingungen (Schritt S12).
  • Wenn die lokale Steuervorrichtung 3 keine Informationen 120 über die Steuerbedingungen enthält (NEIN im Schritt S11), stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c anhand der Standardinformationen 121 über die Steuerbedingungen fest, ob die Standardinformationen 121 über die Steuerbedingungen die für die hinzugefügte lokale Steuervorrichtung 3 passenden Informationen über die Steuerbedingungen enthält (Schritt S13). Wenn festgestellt wird, daß keine passenden Informationen über die Steuerbedingungen vorhanden sind (NEIN im Schritt S13), weist die Integrations-Steuervorrichtung 2c die Verbindung mit dieser lokalen Steuervorrichtung 3 ab (Schritt S20). Wenn die Standardinformationen 121 über die Steuerbedingungen die passenden Informationen über die Steuerbedingungen enthalten (JA im Schritt S13), führt die Integrations-Steuervorrichtung 2c die passenden Informationen über die Steuerbedingungen mit den integrierten Informationen 220 über die Steuerbedingungen zusammen (Schritt S14).
  • Unmittelbar nach dem Schritt S12 oder S14 stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c fest, ob die Einschränkungen für die lokale Steuervorrichtung 3, die zu den integrierten Steuerbedingungen der integrierten Informationen 220 über die Steuerbedingungen hinzugefügt wurden, mit den Einschränkungen vor dem Hinzufügen im Widerspruch stehen (Schritt S15). Wenn sich die Einschränkungen gegenseitig widersprechen (JA im Schritt S15), löscht die Integrations-Steuervorrichtung 2c die im Schritt S12 oder S14 hinzugefügten Informationen über die Steuerbedingungen aus den integrierten Informationen 220 über die Steuerbedingungen (Schritt S16) und weist die Verbindung mit dieser lokalen Steuervorrichtung 3 zurück (Schritt S20).
  • Wenn sich die Einschränkungen nicht widersprechen (NEIN im Schritt S15), stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c fest, ob die lokale Steuervorrichtung 3 den Konverter 11 für physikalische Größen enthält oder nicht (Schritt S17). Wenn festgestellt wird, daß die lokale Steuervorrichtung 3 keinen Konverter 11 für physikalische Größen enthält (NEIN im Schritt S17), stellt die Integrations-Steuervorrichtung 2c anhand des Standardkonverters 110 für physikalische Größen fest, ob der Standardkonverter 110 für physikalische Größen den für die hinzugefügte lokale Steuervorrichtung 3 passenden Konverter für physikalische Größen enthält (Schritt S18). Wenn der Standardkonverter 110 für physikalische Größen nicht den passenden Konverter für physikalische Größen enthält (NEIN im Schritt S18), weist die Integrations-Steuervorrich tung 2c die Verbindung mit der lokalen Steuervorrichtung zurück (Schritt S20).
  • Wenn der Standardkonverter 110 für physikalische Größen jedoch den passenden Konverter für physikalische Größen enthält (JA im Schritt S18), legt die Integrations-Steuervorrichtung 2c diesen passenden Konverter für physikalische Größen als Konverter für physikalische Größen für die jeweilige lokale Steuervorrichtung 3 fest (Schritt S19) und beendet den Prozeß der 5. Der Prozeß im Schritt S19 ist gleichwertig mit der Vorgehensweise, daß, wenn die lokale Steuervorrichtung 3 (entsprechend 3a, 3b in diesem Fall) keinen Konverter 11 für physikalische Größen enthält, die Integrations-Steuervorrichtung 2c für die Umwandlung der physikalischen Größen sorgt, wobei der passende Konverter für physikalische Größen herangezogen wird, der im Standardkonverter 110 für physikalische Größen vorbereitet wurde.
  • Wenn dagegen im Schritt S17 festgestellt wird, daß die lokale Steuervorrichtung 3 den Konverter 11 für physikalische Größen enthält (JA im Schritt S17), endet der Prozeß der 5 unmittelbar danach. In diesem Fall kann die lokale Steuervorrichtung 3 die physikalische Größe umwandeln.
  • <Spezielles Beispiel für das optimierende Steuersystem>
  • Anhand der 6 bis 9 wird ein spezielles Beispiel für das optimierende Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • (Spezielles Beispiel 1)
  • Die 6 zeigt ein spezielles Beispiel für ein energieoptimierendes Steuersystem für einen Lastzug. Wie in der 6 gezeigt, besteht der Lastzug aus einem Auflieger 3001 für Lasten und einer Zugmaschine 3002 mit einer Fahrerkabine zum Ziehen des Aufliegers 3001.
  • Die Zugmaschine 3002 enthält eine Integrations-Steuervorrichtung 3100 für eine energieoptimierende Steuerung. Die Integrations-Steuervorrichtung 3100 ist zum Beispiel über Energie-IFs (Interfaces) 3201, 3211, 3221 und ein Netzwerk 3200 mit einem Verbrennungsmotor 3202, einer Li-(Lithium)-Zelle 3212 und einem Elektromotor 3222 verbunden. Die Zugmaschine 3002 stellt damit das dar, was ein Hybridfahrzeug genannt wird.
  • Die Energie-IFs 3201, 3211, 3221 entsprechen den Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces (1) der ersten Ausführungsform. Im vorliegenden Beispiel wurde die Energie als physikalische Standardgröße gewählt, weshalb das Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces 1 Energie-IF genannt wird (gilt auch für die im folgenden noch beschriebenen speziellen Beispiele). Die Energie-IFs 3201, 3211, 3221 enthalten zur Steuerung des Verbrennungsmotors 3202, der Blei-Säure-Batterie 3212 und des Elektromotors 3222 die Informationen über die Steuerbedingungen und den Konverter für physikalische Größen. Die Integrations-Steuervorrichtung 3100 kann daher für eine energieoptimierende Steuerung auf der Basis der Informationen über die Steuerbedingungen die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion erzeugen.
  • Wenn die Zugmaschine 3002 allein unterwegs ist, erfaßt die Integrations-Steuervorrichtung 3100 an dem zu steuernden Verbrennungsmotor 3202, an der zu steuernden Blei-Säure-Batterie 3212 und an dem zu steuernden Elektromotor 3222 die vorgegebenen physikalischen Zustandswerte, berechnet entsprechend der vorgegebenen integrierten Bewertungsfunktion den Energie-Zielwert für die optimierte Steuerung und gibt den berechneten Energie-Zielwert an den Verbrennungsmotor 3202, die Blei-Säure-Batterie 3212 und den Elektromotor 3222 aus. Auf diese Weise wird an der Zugmaschine 3002 die energieoptimierende Steuerung realisiert, die Energie einspart und die CO2-Emission reduziert.
  • Wenn der Auflieger 3001 mit der Zugmaschine 3002 verbunden wird, wird die Integrations-Steuervorrichtung 3100 zusätzlich über Energie-IFs 3231 und 3241 mit einer Blei-Säure-Batterie 3232 und einem Elektromotor 3242 verbunden. Die In tegrations-Steuervorrichtung 3100 erfaßt nach dem Feststellen des Anschlusses von neuen zu steuernden Objekten an den Energie-IFs 3231, 3241 die Informationen über die Steuerbedingungen und erzeugt durch Integrieren der neu angeschlossenen Blei-Säure-Batterie 3232 und des neu angeschlossenen Elektromotors 3242 mit dem Verbrennungsmotor 3202, der Blei-Säure-Batterie 3212 und dem Elektromotor 3222 die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion für die optimale Steuerung. Auf der Basis der so erzeugten integrierten Einschränkungen und integrierten Bewertungsfunktion wird an den Verbrennungsmotor 3202, die Blei-Säure-Batterie 3212, den Elektromotor 3222, die Blei-Säure-Batterie 3232 und den Elektromotor 3242 der optimierte Energie-Zielwert ausgegeben.
  • Nach dem Abkoppeln des Aufliegers 3001 von der Zugmaschine 3002 stellt die Integrations-Steuervorrichtung 3100 dies fest, und die energieoptimierende Steuerung wird nur mehr für den Verbrennungsmotor 3202, die Blei-Säure-Batterie 3212 und den Elektromotor 3222 an der Zugmaschine 3002 ausgeführt.
  • Wie beschrieben ermöglicht es bei der Anwendung der Erfindung auf ein energieoptimierendes Steuersystem für einen Lastzug die Anordnung der Blei-Säure-Batterie 3232 und des Elektromotors 3242 am Auflieger 3001, leicht ein energieoptimierendes Steuersystem für den ganzen Lastzug mit der Blei-Säure-Batterie 3232 und dem Elektromotor 3242 dadurch auszubilden, daß einfach der Auflieger 3001 an die Zugmaschine 3002 angekoppelt wird. Bei diesem energieoptimierenden Steuersystem kann beim Ankoppeln des Aufliegers 3001 wegen des erhöhten Fahrzeuggewichts das Drehmoment erhöht werden, und die Kapazität der Blei-Säure-Batterie 3232 ermöglicht eine höhere Regenerationsleistung.
  • (Spezielles Beispiel 2)
  • Die 7 zeigt ein zweites spezielles Beispiel für ein energieoptimierendes Steuersystem für einen Lastzug. Gegenüber der 6 enthält die 7 einige Änderungen, und gleiche Komponenten und Elemente wie in der 6 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie in der 7 gezeigt, enthält die Zugmaschine 3002a eine Integrations-Steuervorrichtung 3100 für eine energieoptimierende Steuerung, einen Verbrennungsmotor 3203 und eine Pb-(Blei)-Zelle 3212a zum Starten des Verbrennungsmotors 3202. Die Zugmaschine 3002a ist daher ein Kraftfahrzeug, das nur vom Verbrennungsmotor 3202 angetrieben wird. Der Auflieger 3001 weist den gleichen Aufbau wie in der 6 auf und enthält die Blei-Säure-Batterie 3232 und den Elektromotor 3242.
  • Wenn der Auflieger 3001 an die Zugmaschine 3002a angekoppelt wird, stellt die Integrations-Steuervorrichtung 3100 fest, daß die Blei-Säure-Batterie 3232 und der Elektromotor 3242 als zu steuernde Objekte angeschlossen wurden, und erzeugt durch Erfassen der Informationen über die Steuerbedingungen an den damit verbundenen Energie-IFs 3231, 3241 die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion zum Steuern des Verbrennungsmotors 3202, der Li-Ionen-Batterie 3212a, der Blei-Säure-Batterie 3232 und des Elektromotors 3242 auf integrierende Weise.
  • Bei der Anwendung der Erfindung auf ein energieoptimierendes Steuersystem für einen Lastzug läßt sich daher die Zugmaschine 3002a des Zuges einfach durch Ankoppeln des Aufliegers 3001 an die Zugmaschine 3002a in ein Hybridfahrzeug verwandeln.
  • (Spezielles Beispiel 3)
  • Die 8 zeigt ein spezielles Beispiel für ein energieoptimierendes Steuersystem für einen Pkw. Wie in der 8 gezeigt, ist die Integrations-Steuervorrichtung 4100 des Pkws 4000 über Energie-IFs 4201, 4211, 4221 und ein Netzwerk 4200 mit einem Verbrennungsmotor 4202, einer Blei-Säure-Batterie 4212 und einem Elektromotor 4222 verbunden. Der Pkw 4000 ist ein Hybridfahrzeug.
  • Der Verbrennungsmotor 4202, die Blei-Säure-Batterie 4212 und der Elektromotor 4222 unterliegen der normalen laufenden Steuerung für einen minimalen Kraftstoffverbrauch durch die Integrations-Steuervorrichtung 4100. Es wird nun angenommen, daß ein Auto-Navigationssystem 4232 und ein Hilfsgerät 4242 über die Energie-IFs 4231, 4241 und das Netzwerk 4200 mit der Integrations-Steuervorrichtung 4100 verbunden werden. Die Integrations-Steuervorrichtung 4100 stellt den Anschluß fest und erzeugt durch Erfassen der Informationen für die Steuerbedingungen an den Energie-IFs 4231 und 4241 die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion, um den Pkw mit dem Auto-Navigationssystem 4232 und dem Hilfsgerät 4242 mit minimalen Kraftstoffverbrauch zu betreiben.
  • In dem Prozeß ist zum Beispiel in den Attributinformationen der Informationen über die Steuerbedingungen des Energie-IFs 4231 für das Auto-Navigationssystem 4232 der Hinweis eingeschlossen, daß das Auto-Navigationssystem 4232 als Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen (1) verwendet werden kann. Die Integrations-Steuervorrichtung 4100 nutzt nach dem Erfassen und Feststellen der Informationen über die Steuerbedingungen dann das Auto-Navigationssystem 4232 als Erfassungseinheit 25 für Umgebungsinformationen.
  • Das Auto-Navigationssystem 4232 enthält Informationen über Staus auf der zum Zielort führenden Straße, und die auf der Basis der Stauinformationen ermittelte, voraussichtlich erforderliche Zeit bis zum Zielort kann als Information über die Umgebung verwendet werden. Auch die Informationen über die Steigung der Straße, die sich der Pkw entlang bewegt, kann als wichtige Information über die Umgebung betrachtet werden, die eine große Auswirkung auf den laufenden Energieverbrauch hat. Die energieoptimierende Steuerung der Integrations-Steuervorrichtung 4100 berücksichtigt diese Informationen über die Umgebung und ermöglicht so eine bessere Antriebssteuerung mit geringerem Kraftstoffverbrauch.
  • (Spezielles Beispiel 4)
  • Die 9 zeigt ein spezielles Beispiel für ein energieoptimierendes Steuersystem für ein gewöhnliches Haus. Wie in der 9 gezeigt, befindet sich im Haus 5000 eine elektrische Heimgerätesteuerung 5100, die als Integrations-Steuervorrichtung dient und die über Energie-IFs 5201, 5211, 5221, 5231 und ein Netzwerk 5200 mit elektrischen Heimgeräten wie einem Fernseher 5202, einer Klimaanlage 5212, einem elektrischen Reiskocher 5222 und einem elektrischen Wasserheizer 5232 verbunden ist.
  • Die elektrische Heimgerätesteuerung 5100 steht zum Beispiel mit einer Sicherung 5120 in Verbindung, die den Energieverbrauch der zu steuernden elektrischen Heimgeräte begrenzt, wobei der Betrieb der elektrischen Heimgeräte so gesteuert wird, daß der tatsächliche Verbrauch nicht über einer bestimmten Leistung liegt.
  • Wenn gleichzeitig der Reiskocher 5222, der Wasserheizer 5232 und die Klimaanlage 5212 eingeschaltet sind, führt die elektrische Heimgerätesteuerung 5100 zum Beispiel vorrangig dem Reiskocher 5222 Energie zu, um sicherzustellen, daß der Reis erfolgreich gekocht werden kann, während die Energiezufuhr zum Wasserheizer 5223 und zu der Klimaanlage 5212 eingeschränkt wird, damit die Sicherung 5120 nicht anspricht. Dadurch kann es länger dauern, bis das Wasser aufgeheizt ist, oder es kann sich die Raumtemperatur ändern, was jedoch kein Problem ist, wenn die Änderungen nicht bemerkt werden oder im akzeptierbaren Bereich liegen.
  • Aus dem genannten Grund wird vorzugsweise die Prioritätsreihenfolge für die elektrischen Heimgeräte auf einem Anzeigefeld und dergleichen an der elektrischen Heimgerätesteuerung 5100 vom Nutzer frei vorgegeben. Alternativ kann jedes der elektrischen Heimgeräte eine vorgegebene Priorität aufweisen. In diesem Fall werden die Prioritätsinformationen als Teil der Attributinformationen in den Informationen 120 über die Steuerbedingungen (1) zum Beispiel immer dann zu der elektrischen Heimgerätesteuerung 5100 übertragen, wenn ein bestimmtes elektrisches Heimgerät mit der Steuerung 5100 verbunden wird.
  • Die elektrische Heimgerätesteuerung 5100 kann auch jederzeit über die Energie-IFs das Hinzufügen oder Entfernen eines elektrischen Heimgeräts im Haus 5000 erkennen. Wenn zum Beispiel die Klimaanlage 5242 neu an die Steuerung 5100 angeschlossen wird, nimmt die Steuerung 5100 die Informationen über die Steuerbedingungen für die Klimaanlage 5242 vom Energie-IF 5241 für die Klimaanlage 5242 auf und kann dann die Energieversorgung für alle elektrischen Heimgeräte einschließlich der Klimaanlage steuern.
  • Die elektrische Heimgerätesteuerung 5100 kann über Energie-IFs nicht nur mit den genannten elektrischen Heimgeräten, sondern auch mit Energie erzeugenden Einrichtungen wie einem photovoltaischen Stromerzeugungssystem, einer Energiespeichereinheit oder einem Wasserwärmeakkumulator verbunden werden.
  • Der Fachmann erkennt, daß trotz der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung diese nicht darauf beschränkt ist, und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Geist der Erfindung und Umfang der anhängenden Patentansprüche abzuweichen.

Claims (15)

  1. Optimierendes Steuerverfahren für ein optimierendes Steuersystem (10) mit einer Integrations-Steuervorrichtung (2), wenigstens einem Steuerinformationen-Standardisierungsinterface (1), wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung (3) und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei die lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung über die Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces für die lokalen Steuervorrichtungen mit einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der einzelnen lokalen Vorrichtungen und Attributinformationen enthält, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen, wobei das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface den von den einzelnen lokalen Steuervorrichtungen ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandwert in einen physikalischen Standard-Zustandswert umwandelt, der durch einen vorgegebenen physikalischen Standardwert ausgedrückt wird, wobei die Integrations-Steuervorrichtung auf der Basis der im jeweiligen Steuerinformationen-Standardisierungsinterface gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen und des umgewandelten physikalischen Standard-Zustandswerts den optimalen Sollwert für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen berechnet, wobei jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface den von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung in einen lokalen Steuer-Zielwert für eine der lokalen Vorrichtung entsprechende physikalische Größe umwandelt, und wobei jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface den umgewandelten lokalen Steuer-Zielwert an die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen ausgibt.
  2. Optimierendes Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei die Integrations-Steuervorrichtung den optimalen Sollwert für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen derart berechnet, daß die in den im Steuerinformationen-Standardisierungsinterface gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen enthaltenen Einschränkungen und Bewertungsfunktionen integriert werden, um integrierte Einschränkungen und eine durch die physikalische Standardgröße ausgedrückte integrierte Bewertungsfunktion zu erzeugen, und wobei der optimale Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung unter Verwendung der erzeugten integrierten Einschränkungen und der integrierten Bewertungsfunktion und dem von der lokalen Steuervorrichtung ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswert berechnet wird.
  3. Optimierendes Steuerverfahren für ein optimierendes Steuersystem (10b) mit einer Integrations-Steuervorrichtung (2b), wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung (3b) und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei jede lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung mit einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei jede lokale Steuervorrichtung Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung und Attributinformationen enthält, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen, wobei der von den einzelnen lokalen Vorrichtungen ausgegebene lokale physikalische Zustandwert in einen physikalischen Standard-Zustandswert umgewandelt wird, der durch einen vorgegebenen physikalischen Standardwert ausgedrückt wird, wobei die Integrations-Steuervorrichtung die in den in den lokalen Steuervorrichtungen gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen enthaltenen Einschränkungen und Bewertungsfunktionen integriert, um integrierte Einschränkungen und eine integrierte Bewertungsfunktion zu erzeugen, die durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt wird, und wobei der optimale Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung aus den erzeugten integrierten Einschränkungen und der erzeugten integrierten Bewertungsfunktion und dem von der lokalen Steuervorrichtung ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswert berechnet wird, wobei die lokale Steuervorrichtung den von der Integrations-Steuervorrichtung für jede lokale Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwert in einen lokalen Steuer-Zielwert der der lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umwandelt, und wobei der umgewandelte lokale Steuer-Zielwert an die lokale Vorrichtung ausgegeben wird.
  4. Optimierendes Steuerverfahren nach Anspruch 3, wobei das optimierende Steuersystem des weiteren eine bestimmte lokale Steuervorrichtung enthält, die eine lokale Steuervorrichtung bildet, die den Prozeß der Umwandlung des von der lokalen Vorrichtung ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandswerts in den physikalischen Standard-Zustandswert und den Prozeß der Umwandlung des von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwerts in den lokalen physikalischen Zustandswert nicht ausführt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den lokalen physikalischen Zustandswert, der von der bestimmten lokalen Steuervorrichtung eingegeben wird, in den physikalischen Standard-Zustandswert umwandelt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den berechneten optimalen Sollwert, der an die bestimmte lokale Steuervorrichtung ausgegeben wird, in einen lokalen Steuer-Zielwert einer der bestimmten lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umwandelt.
  5. Optimierendes Steuerverfahren nach Anspruch 4, wobei das optimierende Steuersystem des weiteren eine zweite bestimmte lokale Steuervorrichtung enthält, die eine bestimmte lokale Steuervorrichtung bildet, die keine Informationen über die Steuerbedingungen enthält, wobei die Integrations-Steuervorrichtung die bestimmten Informationen über die Steuerbedingungen enthält, die die Informationen über die Steuerbedingungen zum Steuern der lokalen Vorrichtung bilden, die mit der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung verbunden ist, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion derart erzeugt, daß die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion für die zweite bestimmte lokale Steuervorrichtung nicht der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung entnommen werden, sondern den Informationen über die bestimmten Steuerbedingungen, die in der Integrations-Steuervorrichtung enthalten sind.
  6. Optimierendes Steuersystem (10) mit einer Integrations-Steuervorrichtung (2), wenigstens einem Steuerinformationen-Standardisierungsinterface (1), wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung (3) und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei die lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung über die Steuerinformationen-Standardisierungsinterfaces für die lokalen Steuervorrichtungen mit einer Anzahl von lokalen Steuervor richtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei das Steuerinformationen-Standardisierungsinterface Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtungen und Attributinformationen enthält, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen, wobei der von einer lokalen Steuervorrichtung ausgegebene lokale physikalische Zustandwert in einen physikalischen Standard-Zustandswert umgewandelt wird, der durch einen vorgegebenen physikalischen Standardwert ausgedrückt wird, wobei die Integrations-Steuervorrichtung auf der Basis der im jeweiligen Steuerinformationen-Standardisierungsinterface gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen und des umgewandelten physikalischen Standard-Zustandswerts den optimalen Sollwert für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen berechnet, wobei jedes Steuerinformationen-Standardisierungsinterface den von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung in einen lokalen Steuer-Zielwert für eine der lokalen Vorrichtung entsprechende physikalische Größe umwandelt, und wobei der umgewandelte lokale Steuer-Zielwert an die lokale Steuervorrichtung ausgegeben wird.
  7. Optimierendes Steuersystem nach Anspruch 6, wobei die Integrations-Steuervorrichtung den optimalen Sollwert für die einzelnen lokalen Steuervorrichtungen derart berechnet, daß die in den im Steuerinformationen-Standardisierungsinterface gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen enthaltenen Einschränkungen und Bewertungsfunktionen integriert werden, um integrierte Einschränkungen und eine durch die physikalische Standardgröße ausgedrückte integrierte Bewertungsfunktion zu erzeugen, und wobei der optimale Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung unter Verwendung der erzeugten integrierten Einschränkungen und der integrierten Bewertungsfunktion und dem von der lokalen Steuervorrichtung ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswert berechnet wird.
  8. Optimierendes Steuersystem (10b) mit einer Integrations-Steuervorrichtung (2b), wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung (3b) und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei die lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung mit einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei die lokale Steuervorrichtung Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung und Attributinformationen enthält, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen, wobei der von der lokalen Steuervorrichtung ausgegebene lokale physikalische Zustandwert in einen physikalischen Standard-Zustandswert umgewandelt wird, der durch einen vorgegebenen physikalischen Standardwert ausgedrückt wird, wobei die Integrations-Steuervorrichtung die in den in den lokalen Steuervorrichtungen gespeicherten Informationen über die Steuerbedingungen enthaltenen Einschränkungen und Bewertungsfunktionen integriert, um integrierte Einschränkungen und eine integrierte Bewertungsfunktion zu erzeugen, die durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt wird, wobei der optimale Sollwert für jede lokale Steuervorrichtung aus den erzeugten integrierten Einschränkungen und der erzeugten integrierten Bewertungsfunktion und dem von der lokalen Steuervorrichtung ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswert berechnet wird, wobei die lokale Steuervorrichtung den von der Integrations-Steuervorrichtung für jede lokale Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwert in einen lokalen Steuer-Zielwert der der lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umwandelt, und wobei der umgewandelte lokale Steuer-Zielwert an die lokale Vorrichtung ausgegeben wird.
  9. Optimierendes Steuersystem nach Anspruch 8, wobei das optimierende Steuersystem des weiteren eine bestimmte lokale Steuervorrichtung enthält, die eine lokale Steuervorrichtung bildet, die den Prozeß der Umwandlung des von der lokalen Vorrichtung ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandswerts in den physikalischen Standard-Zustandswert und den Prozeß der Umwandlung des von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwerts in den lokalen physikalischen Zustandswert nicht ausführt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den lokalen physikalischen Zustandswert, der von der bestimmten lokalen Steuervorrichtung eingegeben wird, in den physikalischen Standard-Zustandswert umwandelt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den berechneten optimalen Sollwert, der an die bestimmte lokale Steuervorrichtung ausgegeben wird, in einen lokalen Steuer-Zielwert einer der bestimmten lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umwandelt.
  10. Optimierendes Steuersystem nach Anspruch 9, mit des weiteren einer zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung, die eine bestimmte lokale Steuervorrichtung bildet, die keine Informationen über die Steuerbedingungen enthält, wobei die Integrations-Steuervorrichtung die bestimmten Informationen über die Steuerbedingungen enthält, die die Informationen über die Steuerbedingungen zum Steuern der lokalen Vorrichtung bilden, die mit der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung verbunden ist, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion derart erzeugt, daß die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion für die zweite bestimmte lokale Steuervorrichtung nicht der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung entnommen werden, sondern den Informationen über die bestimmten Steuerbedingungen, die in der Integrations-Steuervorrichtung enthalten sind.
  11. Integrations-Steuervorrichtung (2) für ein optimierendes Steuersystem (10) mit der Integrations-Steuervorrichtung, wenigstens einer lokalen Steuervorrichtung (3) und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei die lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung mit einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung den einzelnen lokalen Steuervorrichtungen die darin enthaltenen Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung und die Attributinformationen entnimmt, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen, und durch Integrieren der Einschränkungen und der Bewertungsfunktionen in den entnommenen Informationen über die Steuerbedingungen integrierte Einschränkungen und eine integrierte Bewertungsfunktion erzeugt, die durch die physikalische Standardgröße ausgedrückt wird, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung aus den erzeugten integrierten Einschränkungen und der erzeugten integrierten Bewertungsfunktion und den von den einzelnen lokalen Steuervorrichtungen ausgegebenen physikalischen Standard-Zustandswerten den optimalen Sollwert für jede lokale Steuer vorrichtung berechnet und den berechneten optimalen Sollwert an die einzelnen lokalen Vorrichtungen ausgibt.
  12. Integrations-Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das optimierende Steuersystem des weiteren eine bestimmte lokale Steuervorrichtung enthält, die eine lokale Steuervorrichtung bildet, die den Prozeß der Umwandlung des von der lokalen Vorrichtung ausgegebenen lokalen physikalischen Zustandswerts in den physikalischen Standard-Zustandswert und den Prozeß der Umwandlung des von der Integrations-Steuervorrichtung berechneten optimalen Sollwerts in den lokalen physikalischen Zustandswert nicht ausführt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den lokalen physikalischen Zustandswert, der von der bestimmten lokalen Steuervorrichtung eingegeben wird, in den physikalischen Standard-Zustandswert umwandelt, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung den berechneten optimalen Sollwert, der an die bestimmte lokale Steuervorrichtung ausgegeben wird, in einen lokalen Steuer-Zielwert einer der bestimmten lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umwandelt.
  13. Integrations-Steuervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das optimierende Steuersystem des weiteren eine zweite bestimmte lokale Steuervorrichtung enthält, die eine bestimmte lokale Steuervorrichtung bildet, die keine Informationen über die Steuerbedingungen enthält, wobei die Integrations-Steuervorrichtung die bestimmten Informationen über die Steuerbedingungen enthält, die die Informationen über die Steuerbedingungen zum Steuern der lokalen Vorrichtung bilden, die mit der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung verbunden ist, und wobei die Integrations-Steuervorrichtung die integrierten Einschränkungen und die integrierte Bewertungsfunktion derart erzeugt, daß die Einschränkungen und die Bewertungsfunktion für die zweite bestimmte lokale Steuervorrichtung nicht der zweiten bestimmten lokalen Steuervorrichtung entnommen werden, sondern den Informationen über die bestimmten Steuerbedingungen, die in der Integrations-Steuervorrichtung enthalten sind.
  14. Lokale Steuervorrichtung (3) für ein optimierendes Steuersystem (10) mit einer Integrations-Steuervorrichtung (2), wenigstens der lokalen Steuervorrichtung und wenigstens einer lokalen Vorrichtung (4), wobei die lokale Steuervorrichtung mit der lokalen Vorrichtung verbunden ist und diese steuert, wobei die Integrations-Steuervorrichtung mit einer Anzahl von lokalen Steuervorrichtungen verbunden ist und diese auf integrierende Weise steuert, wobei die lokale Steuervorrichtung die Informationen über die Steuerbedingungen einschließlich den Einschränkungen und der durch eine vorgegebene physikalische Standardgröße ausgedrückten Bewertungsfunktion zum Steuern der lokalen Vorrichtung und die Attributinformationen enthält, die Merkmale der Steueroperation für die lokale Vorrichtung anzeigen.
  15. Lokale Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der der lokalen Vorrichtung entnommene lokale physikalische Zustandswerts in einen durch die physikalische Standardgröße ausgedrückten physikalischen Standard-Zustandswert umgewandelt wird, und wobei der von der Integrations-Steuervorrichtung übertragene optimale Sollwert in einen lokalen Steuer-Zielwert der der lokalen Vorrichtung entsprechenden physikalischen Größe umgewandelt wird.
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