ES2227240T3 - Procedimiento universal para el calculo previo de parametros de procesos industriales. - Google Patents
Procedimiento universal para el calculo previo de parametros de procesos industriales.Info
- Publication number
- ES2227240T3 ES2227240T3 ES01951414T ES01951414T ES2227240T3 ES 2227240 T3 ES2227240 T3 ES 2227240T3 ES 01951414 T ES01951414 T ES 01951414T ES 01951414 T ES01951414 T ES 01951414T ES 2227240 T3 ES2227240 T3 ES 2227240T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- information
- variables
- vector
- output
- calculation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
- G05B13/0275—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using fuzzy logic only
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/026—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system using a predictor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Procedimiento universal para el cálculo previo de parámetros de procesos industriales y/o productos, estando establecido para un campo técnico, por ejemplo la metalurgia, un vector [Z, H, A]T de variables de entrada admisibles del proceso industrial y/o producto (en adelante: variables de entrada del proceso) y un vector YT de variables de salida del proceso industrial y/o producto (en adelante: variables de salida del proceso) con los parámetros del proceso y/o del producto que se pueden calcular previamente, caracterizado porque a cada variable de entrada del proceso están asociadas zonas de definición y están depositadas en una base de datos informaciones conocidas sobre el proceso industrial y/o el producto y estando asociados a estas informaciones márgenes de validez para las variables de entrada del proceso, y siendo determinado (24, 25) exactamente un vector de salida del proceso YT para cada vector de entrada del proceso [Z, H, A]T introducido a partir de una zona de definición admisible y ocupada con informaciones válidas según las informaciones válidas a tal fin, presentando el procedimiento para los vectores de entrada del proceso [Z, H, A]T un espacio de definición n-dimensional y un espacio de valores m- dimensional para los vectores de salida del proceso YT, siendo memorizadas las informaciones sobre el proceso como vectores de información al menos (n+1)-dimensionales con un vector de entrada [Z, H, A]T completo y con un valor medido en este caso de al menos una variable de salida (Y).
Description
Procedimiento universal para el cálculo previo de
parámetros de procesos industriales.
La invención se refiere a un procedimiento
universal para el cálculo previo o estimación de parámetros de
procesos industriales.
Mayor, más rápido, mejor - estas palabras clave
caracterizan el desarrollo de instalaciones industriales cada vez
de mayor rendimiento. Por lo tanto, en oposición a la fabricación
en masa ampliamente extendida en los artículos de consumo, con
frecuencia no existen ejemplos de instalaciones grandes de nueva
creación, de manera que durante la proyección, pero también durante
la puesta en funcionamiento de tales instalaciones, apenas se puede
recurrir a valores experimentales válidos. Esto se debe, entre
otras cosas, a que tales instalaciones grandes, en oposición a los
aparatos pequeños, solamente se pueden modelar en una medida
insuficiente en ensayos de laboratorio y, por lo tanto, solamente se
pueden ensayar en una medida limitada. Por otra parte, en la
industria química así como en la industria metalúrgica tienen lugar
nuevos desarrollos constantes de materiales mejorados, que no se
conocen todavía en absoluto durante la puesta en funcionamiento de
una instalación. Sin embargo, una instalación debe ser adecuada
también para el procesamiento de materiales de este tipo con
propiedades todavía desconocidas, de manera que se puedan
distribuir los altos costes de las instalaciones sobre un periodo de
tiempo suficiente de funcionamiento. Para este caso de aplicación,
es necesaria incluso la estimación previa de propiedades como, por
ejemplo, capacidad térmica, tenacidad, temperatura de
solidificación, etc. de materiales a desarrollar en el futuro. El
documento US 6.056.781 propone un modelo de previsión para el
control de procesos en la industria química. En este caso, se
utiliza un modelo de proceso, que reproduce el comportamiento
dinámico del proceso físico, mientras que un modelo de interferencia
simula desviaciones actuales o futuras con respecto al modelo de
proceso.
Puesto que ya en la fabricación de acero a través
de la combinación de más de 20 elementos de aleación diferentes se
pueden generar las más diferentes propiedades, en el caso de una
estimación de este tipo de las propiedades químicas y físicas de
aleaciones de acero futuras o de otros materiales mixtos, es el
"sentido común" el que está disponible en el momento actual en
el caso de una extrapolación de propiedades de materiales conocidas
a productos desconocidos hasta ahora como único medio de cálculo
económico, debido a que se exige demasiado de relaciones que no
están ya a la vista. Esto se debe, entre otras cosas, también a que
las informaciones necesarias para una estimación previa de este
tipo están dispersas la mayoría de las veces sobre una pluralidad de
personas y de empresas industriales y, en virtud de su extensión,
no se pueden reunir ya en absoluto en una única persona, aunque la
misma tuviera acceso, a través de publicaciones de patente, a una
porción grande de las informaciones disponibles.
A partir de estos inconvenientes del estado
conocido de la técnica resulta el problema del que parte la
invención de poner a disposición un procedimiento para el cálculo
previo o estimación de parámetros de procesos industriales que, a
través del acceso a una gran cantidad de informaciones, está en
condiciones de predeterminar los parámetros deseados con la mayor
exactitud posible.
La solución de este problema se consigue porque
para un campo técnico, por ejemplo la metalurgia, se establece un
vector de variables de entrada admisibles de un proceso industrial
y/o producto (en adelante: variables de entrada del proceso) con
zonas de definición asociadas a cada variable, y un vector de
variables de salida a determinar del proceso industrial y/o producto
(en adelante: variables de salida del proceso) con los parámetros
del proceso y/o del producto que se pueden calcular previamente,
estando depositadas en una base de datos informaciones conocidas
sobre el proceso y/o el producto y estando asociados a estas
informaciones márgenes de validez para las variables de entrada del
proceso, y siendo determinado exactamente un vector de salida del
proceso para cada vector de entrada del proceso introducido a
partir de una zona de definición admisible y ocupada con
informaciones válidas según las informaciones válidas a tal fin,
presentando el procedimiento para los vectores de entrada del
proceso [Z, H, A]^{T} un espacio de definición
n-dimensional y un espacio de valores
m-dimensional para los vectores de salida del
proceso Y^{T}, siendo memorizadas las informaciones sobre el
proceso como vectores de información al menos
(n+1)-dimensionales con un vector de entrada [Z, H,
A]^{T} completo y con un valor medido en este caso de al
menos una variable de salida (Y).
Una primera etapa para la aproximación a la
solución del problema extraordinariamente extenso es una
subdivisión en áreas técnicas con conocimientos expertos en gran
medida cerrados en sí, respectivamente. Por ejemplo, los procesos
durante la producción de acero se pueden separar en gran medida de
otros procedimientos químicos, puesto que las combinaciones de
instalaciones de este tipo se limitan en todo caso instalaciones
auxiliares para el soporte de la metalurgia. A continuación, en
otra etapa, las variables de entrada de los procesos a contemplar,
que pueden ser influenciados directamente desde el exterior, como
especialmente la composición de un tipo de acero, su temperatura
actual, así como, dado el caso, determinadas etapas del
procedimiento de fabricación, son diferenciadas de las variables de
salida del proceso, influenciadas ciertamente por ellas, pero en
primer lugar desconocidas, como por ejemplo las propiedades
químicas, físicas y mecánicas de los productos que se obtienen a
través de la elaboración o procesamiento, por ejemplo nuevas
aleaciones de acero. Si se conocen otras informaciones sobre las
dependencias de las variables de entrada del proceso de variables de
estado menos interesantes, por ejemplo de la densidad, entonces se
pueden establecer variables de estado adicionales, cuyo
conocimiento real carece, en efecto, de interés para el usuario,
pero es imprescindible para la determinación de las variables de
salida deseadas. Por lo tanto, si se establece la estructura básica
del proceso a contemplar en forma de sus variables de entrada,
variables de salida, así como, dado el caso, variables de estado,
entonces se reúne en otra etapa el conocimiento disponible sobre las
relaciones internas entre estas variables y se memorizan en una
base de datos. Debido a la pluralidad de los elementos de aleación
utilizables, por ejemplo, en la metalurgia así como, dado el caso,
de los parámetros adicionales del procedimiento, se clasificará el
conocimiento disponible en casi todos los casos de aplicación de una
manera extraordinariamente incompleta, siendo más densos los
conocimientos en el caso de parámetros especialmente frecuentes y
siendo más finos en el caso de combinaciones exóticas y, por lo
tanto, raras de las variables de entrada. Por lo tanto, la
exactitud de una previsión en las áreas muy intensamente aplicadas
por la técnica será claramente más alta que allí donde se abran
nuevos campos técnicos. No obstante, también en el caso de procesos
usuales, la relación entre las variables de salida y las variables
de entrada podía ser conocida sólo para parámetros individuales,
concretos del procedimiento, si el procedimiento técnico respectivo
no es investigado desde el punto de vista de las ciencias naturales
sin residuos y puede ser modelado con un sistema de ecuaciones
cerrado. Los técnicos de otras ramas de la industria solamente
pueden soñar con una densidad de información de este tipo, como se
ha conseguido, por ejemplo, entretanto en el sector del
accionamiento eléctrico. Aquí entra la invención proporcionando a
partir de las informaciones incompletas, pero conocidas, a través
de interpolación posiblemente para todos los casos de aplicación
concebibles, es decir, combinaciones de parámetros de entrada, una
estimación de las variables de salida, pudiendo verse un estímulo
constante para la optimización del procedimiento según la invención
en dejar que las desviaciones de los parámetros calculados
previamente respecto de los parámetros reales tiendan hacia cero a
través de una condensación constante de los datos disponibles. Esto
se puede conseguir, por ejemplo, porque en el caso de áreas
técnicas elaboradas nuevas y no comprendidas totalmente todavía
desde el punto de vista de la ciencia, se memorizan las
informaciones disponibles en forma de valores de medición, debiendo
realizarse en el caso de una consulta de productos intermedios a
continuación una interpolación de la mejor calidad posible entre
valores conocidos; a medida que aumenta la condensación de las
informaciones se pueden memorizar, por ejemplo, en lugar de los
puntos de medición individuales, curvas de regresión que -todavía
sin comprensión científica completa- posibilitan una buena
aproximación a la estimación previa, pudiendo programarse
finalmente las funciones halladas allí de acuerdo con la
justificación científica de las relaciones, de manera que la
precisión del procedimiento según la invención se aproxima en el
transcurso del tiempo de una manera asintótica al ideal de una
previsión sin errores de parámetros de procesos no realizados
todavía técnicamente. Esta capacidad del procedimiento según la
invención para aprender a través del complemento de la base de
datos, para incrementar de esta manera constantemente su nivel de
conocimientos, se puede utilizar para incrementar el nivel y se
puede utilizar para proporcionar al usuario, adicionalmente a los
parámetros previamente calculados y/o estimados, todavía la densidad
del conocimiento necesario para ello o, derivada de ello, una
estimación de los posibles errores de cálculo o de estimación. Si se
calcula en este caso a continuación "el peor de los casos"
supuesto para el caso de aplicación respectivo, entonces el usuario
se encuentra siempre en el lado seguro, por ejemplo en el caso del
dimensionado de una instalación nueva a fabricar, de manera que se
puede anular el envejecimiento técnico de una instalación de este
tipo.
Puesto que el procedimiento según la invención
presenta un espacio de definición n-dimensional
para los vectores de entrada del proceso y un espacio de valores
m-dimensional para los vectores de salida del
proceso, es posible que las informaciones sobre el proceso estén
memorizadas como vectores de información al menos
(n+1)-dimensionales con un vector de entrada
completo y un valor medido en este caso de una variable de salida.
Tales vectores de información solamente tienen un contenido de
información utilizable en el marco del procedimiento según la
invención cuando especifican adicionalmente al menos también una
variable de salida, con un conocimiento completo de las variables de
entrada, de manera que a través de la previsión correspondiente de
las variables de entrada se puede ajustar la variable de salida
conocida. Por otra parte, en el caso de un vector de entrada
especial, pueden haber sido medidas también todas las variables de
salida y depositadas en la base de datos según la invención, de
manera que resulta como máximo la dimensión (n-m)
para un vector de información válido. En el marco del procedimiento
según la invención se pueden procesar sin más vectores de
información con diferentes informaciones, de manera que es posible
un cálculo más exacto con respecto a varias variables de salida, en
cambio en otras variables de salida solamente es posible una
estimación aproximada. La dimensión de los vectores de información
se ajusta en cada caso al conocimiento accesible y memorizable en
una base de datos. Puesto que en este caso la especificación se
realiza simplemente a través de la entrada de los valores ajustados
y medidos, no se requiere a tal fin ningún conocimiento sobre el
comportamiento básico del sistema. Por lo tanto, en el marco del
procedimiento según la invención se puede utilizar cualquier tipo de
conocimiento sobre las variables de salida, si se conocen desde
hace tiempo adicionalmente las variables de entrada predeterminadas
en este caso.
Se ha revelado que es ventajoso que se utilicen
como variables de entrada del proceso informaciones sobre eductos,
especialmente materias primas y/o productos brutos, así como
condiciones marginales del procedimiento de elaboración. Puesto que
en los procesos industriales se lleva a cabo la mayoría de las
veces una elaboración de uno o varios eductos para formar productos
intermedios o productos finales, se ofrece utilizar como variables
directamente influenciables sobre todo las propiedades conocidas de
las materias primas utilizables.
Está en el marco de la invención que las
variables de salida del proceso contienen informaciones sobre
productos obtenidos a través del proceso, por ejemplo sus
propiedades químicas, físicas o mecánicas, así como, dado el caso,
informaciones sobre variables de estado del proceso. Para la
concepción de una instalación son interesantes a continuación sobre
todo las propiedades químicas, físicas y mecánicas de los productos
intermedios y productos finales, pudiendo depender las mismas de la
temperatura y de otras condiciones marginales. Mientras que en este
caso, pueden ser importantes sobre todo aquellas propiedades que se
refieren a la interacción con variables externas, por ejemplo la
agresividad química, la conductividad de la corriente y la
conductividad térmica, etc., sin embargo, otras propiedades, que
apenas aparecen durante el proceso, pueden ser importantes para la
determinación de las variables de salida relevantes; entre ellas,
se pueden mencionar, por ejemplo, las propiedades internas como la
densidad o similares.
Se consiguen otras ventajas cuando las variables
de salida con relación a un vector de entrada del proceso dado son
calculadas a través de interpolación de vectores de información con
zonas de definición que son válidas para el vector de entrada. Una
gran importancia para el procedimiento según la invención tiene la
previsión de zonas de definición válidas, en las que debe ser
utilizable todavía un vector de información. Para la ciencia de
materiales es característico el hecho de que en determinados
límites de zonas es característico el hecho de que en determinados
límites de zonas se modifican, en principio, las estructuras de un
material o proceso, por ejemplo en el diagrama de
hierro-cementita adjunto en la figura 1, que es
típico para aceros, se puede establecer una línea líquida ABCD que,
a temperaturas más elevadas que la colada pura, separa la
substancia existente de la forma mixta de colada y cristales que se
encuentra debajo, además se puede representar la llamada línea
sólida AECF, por debajo de la cual la substancia está presente en
el estado solidificado. En estas líneas, una substancia especificada
a través de su composición modifica su estado de agregado en el
caso de una modificación de la temperatura y, por lo tanto, también
de forma repentina una serie de sus propiedades físicas, como por
ejemplo la resistencia a la tracción y la resistencia a la presión.
Por otra parte, por ejemplo, en la zona 2 del diagrama de estado 1
predomina \alpha-ferrita, donde el retículo de
hierro está presente en cristales mixtos \alpha centrados cúbicos
en el espacio y los átomos de carbono están desplazados en gran
medida fuera del retículo de hierro, mientras que en la zona 3
parcialmente adyacente, existe la fase austenítica en forma de
cristales mixtos \delta con retículo de hierro centrado cúbico
plano, etc. A partir de ello se reconoce que las fórmulas, que
identifican, por ejemplo, propiedades mecánicas o magnéticas,
pierden su validez en determinados límites de la zona, puesto que
entonces se modifica, en principio, la estructura del material
respectivo. Por este motivo, es importante definir para cada vector
de información un margen de validez, dentro del cual se pueden
utilizar, en principio, todavía las manifestaciones realizadas con
la ayuda de este vector de información sobre las relaciones entre
las variables de entrada y las variables de salida, y a partir de
dónde la utilización de las informaciones respectivas conduciría a
continuación a resultados totalmente falsos. De ello se deduce que
durante la determinación de las variables de salida para variables
de entrada dada hay que determinar en primer lugar qué
informaciones sobre la composición respectiva, la temperatura, etc.
contienen, en general, validez, y qué informaciones no son
aplicables ya en este caso. A continuación, con las informaciones
clasificadas como válidas se puede determinar una aproximación para
el comportamiento de las variables de salida en las variables de
entrada dadas.
La invención prevé, además, que en el caso de la
interpolación, las variables de salida para un vector de entrada
del proceso dado sean calculadas a través de la adición ponderada de
las variables de salida correspondientes entre sí de vectores de
información con zonas de definición válidas para el vector de
entrada. La superposición de las informaciones clasificadas como
válidas se puede realizar de acuerdo con diferentes métodos de
interpolación. Aunque también son concebibles, por ejemplo,
interpolaciones Spline, puede tener menos sentido en una pluralidad
de casos de aplicación en virtud del control casi discrecional de
los vectores de información conocidos una interpolación de grado más
elevado para la generación de fórmulas de regresión, que
corresponden a una hipersuperficie que pasa a través de los puntos
extremos de todos los vectores de información conocidos o bien
representan un gasto inmenso en comparación con la exactitud
alcanzable con ellos. En cambio, parece más conveniente una
interpolación lineal, ofreciéndose, por ejemplo, el método de los
erróneos mínimos cuadráticos o similar.
Ha dado buen resultado normalizar los factores de
ponderación para la determinación de una variable de salida, de tal
forma que la suma de todos los factores de ponderación para el
cálculo de una variable de salida es igual a 1. A través de una
normalización de este tipo se asegura que las variables de salida
constantes, es decir, las variables, sobre las que no tienen ninguna
influencia una o varias variables de entrada, sean reproducidas a
través de la interpolación de una manera no falsificada.
La invención se puede desarrollar en el sentido
de que, durante la interpolación, se utilizan las distancias de
los vectores de información en el espacio de definición
n-dimensional para los vectores de entrada del
proceso durante la formación de los factores de ponderación para las
variables de salida del vector de información respectivo. De esta
manera, se puede formar para cada vector de entrada una combinación
específica de los vectores de información válidos, que no depende de
la posición absoluta del vector de entrada, sino de su posición
relativa con respecto a los vectores de información proyectados
sobre el espacio de definición n-dimensional. De
esta manera, se puede adaptar la influencia de vectores de
información individuales de forma individual al vector de entrada
respectivo.
En la interpolación se pueden conseguir buenos
resultados cuando se reducen los factores de ponderación a medida
que aumenta la distancia de un vector de información con respecto
al vector de entrada en el espacio de definición
n-dimensional. Esta medida asegura que aquellos
vectores de información, cuya proyección se encuentra más próxima al
vector de entrada actual sobre el espacio de definición
n-dimensional, ejercen la máxima influencia sobre el
cálculo o estimación de las variables de salida.
Una forma de realización modificada del
procedimiento según la invención se caracteriza porque las
informaciones sobre el proceso están depositadas como funciones,
específicas para las variables de salida, del vector de entrada así
como, dado el caso, de un vector de estado interno. Esta
representación de la información abre la posibilidad de realizar, a
medida que aumenta la condensación de las informaciones, una
preparación que corresponde a una compresión de la cantidad de
datos, con la que ahora no se depositan ya una pluralidad de
vectores de información, sino una o varias funciones derivadas de
ellos, que ofrecen a continuación la ventaja adicional de un cálculo
acelerado de las variables de salida.
En el marco de esta forma de realización, está
previsto que las funciones estén formadas por medio de fórmulas de
regresión a partir de vectores de información conocidos. Éste es el
método más sencillo para la generación de funciones para las
variables de salida, que se puede realizar, de acuerdo con
regularidades matemáticas, desde una instalación de procesamiento de
datos programada de una manera correspondiente, totalmente sin
actuación exterior, cuando se ha comprobado, por ejemplo, con la
ayuda de una verificación automática, que la densidad de los
vectores de información ha excedido un valor predeterminado en una
zona determinada. Aquí se puede realizar una regresión lineal o
polinomial con determinación de los coeficientes de regresión en
función de una, varias o todas las variables de entrada. Si entran
todas las variables de entrada en la fórmula de regresión, entonces
durante la evaluación de las mismas, se puede calcular
inmediatamente el valor de la variable de salida; en otro caso,
durante la evaluación de una fórmula de regresión, en todo caso se
puede calcular un valor de aproximación para la variable de salida
respectiva, que se puede corregir a continuación a través de una
interpolación por medio de vectores de información, que son
linealmente independientes de aquel espacio parcial del espacio de
definición, para el que se aplica la fórmula de regresión. Con
frecuencia se determina, por ejemplo, la dependencia de la
temperatura de una o varias propiedades de una substancia a través
de un número mayor de puntos de medición, y en lugar de esta
pluralidad de puntos de medición, se puede utilizar también en cada
caso una fórmula de regresión dependiente de la temperatura para la
propiedad respectiva de las substancias por lo demás inalterada. A
partir de esta fórmula de regresión se puede estimar a continuación
la variable de salida respectiva a la temperatura dada para una
substancia, que es lo más parecida posible a la substancia a
verificar. La influencia de elementos de aleación adicionales se
puede tener en cuenta a continuación a través de la interpolación
de este valor con valores de medición calculados para otras
substancias.
El procedimiento según la invención puede
experimentar una optimización adicional disponiendo las funciones
en una forma de matriz, que presenta hasta m líneas y hasta (n+z)
columnas, siendo z la dimensión del vector de estado establecido
para el proceso. Este modo de proceder matemático parte del
conocimiento de que las variables de salida son predeterminadas de
una manera unívoca a través de las variables de entrada así como a
través de todas las variables de estado del proceso considerado.
Además, la invención utiliza en este caso la posibilidad de una
linealización de dependencias en la práctica, en general, no
lineales, lo que se puede realizar, por ejemplo, a través de
coeficientes de esta matriz que dependen de diferentes parámetros.
En este caso, se puede variar el número de columnas de esta matriz,
en función de si los vectores de estado aparecen al mismo tiempo
como vectores de salida, con lo que se puede establecer el número
de columnas como máximo igual a n, o si las variables de estado son
calculadas de forma implícita, pero no son componentes del vector
de salida, con lo que se puede incrementar el número de las
columnas hasta el máximo de (n+z).
La invención permite la reducción del gasto de
cálculo, calculando el vector de salida o elementos de mismo a
través de la multiplicación de la matriz funcional por un vector
formado por variables de entrada y variables de estado. De esta
manera, con una linealización consecuente de todo el comportamiento
del proceso, se puede crear un método de cálculo sumamente sencillo,
siendo calculable el vector de salida en el caso ideal a través de
una única multiplicación de las matrices. Con frecuencia se puede
calcular una linealización de este tipo también a través de la
introducción de variables de estado adicionales.
La invención se puede desarrollar en el sentido
de que el cálculo de las variables de estado se realiza antes que
el cálculo de parámetros del proceso que dependen de ellas. En este
caso, se puede realizar la ecuación diferencial de estado
(I)dc(t)/dt = A \ \text{*}
\ c(t) + B \ \text{*} \
x(t);
antes de la solución de la ecuación
de
partida
(II)y(t) = C \ \text{*} \
c(t) + D \ \text{*} \
x(t);
En la mayoría de los casos, no interesa a este
respecto la dinámica de la transición desde un estado de proceso a
otro, de manera que se puede simplificar en gran medida la
determinación de las variables de estado a través de la hipótesis
adicional dc/dt = 0; dx/dt = 0:
(III)c =
-A^{-1} \ \text{*} \ B \ \text{*} \
x;
con
(IV)y = C \
\text{*} \ c + D \ \text{*} \
x;
y
x = [Z, H, A]
^{T}
\newpage
- Z: =
- parámetros de la composición
- H: =
- historiales previos determinantes de la estructura, por ejemplo parámetros de transformación, conducción de la temperatura
- A: =
- variables determinantes del punto de trabajo, por ejemplo temperatura, parámetros de transformación.
Se puede incrementar adicionalmente la facilidad
para el usuario depositando de forma diferente las informaciones
del proceso para diferentes variables de estado y/o parámetros de
salida, es decir, como vectores de información, por una parte, y
como funciones, especialmente fórmulas de regresión, por otra
parte. Los métodos de cálculo para diferentes variables de salida se
pueden desviar totalmente unos de otros en un conjunto idéntico de
las variables de entrada, por ejemplo se puede indicar para una
variable de salida una fórmula de cálculo completa teniendo en
cuenta todas las variables de entrada, mientras que otras variables
de salida solamente están representadas, en virtud de una densidad
de información más fina, a través de los puntos de medición
individuales, de manera que aquí hay que realizar una interpolación
de un caso a otro.
Se puede conseguir una estructura clara de la
base de datos cuando las reglas de cálculo para las variables de
estado y/o los parámetros de procesos están depositadas en tablas,
cuyos elementos pueden contener referencias a otras tablas, de
manera que se obtiene una estructura de tabla relacional. Esta
estructura de cálculo permite un modo de proceder lo más económico
de tiempo de cálculo posible durante la determinación de variables
dependientes entre sí.
Es posible un incremento de la funcionalidad del
procedimiento según la invención realizando, en función de una o
varias variables de estado una selección entre informaciones de
cálculo válidas a tal fin, especialmente en forma de tablas o bien
en forma de fórmulas de cálculo. Como ya se ha indicado
anteriormente, en determinados límites de zonas, especialmente
temperaturas de conversión de fases, aparecen modificaciones
estructurales del comportamiento de una substancia, con lo que
determinadas fórmulas de cálculo pierden su validez y deben ser
substituidas por otras. Si se detecta en este caso, por ejemplo, la
temperatura como variable de estado, entonces se puede conmutar
entre diferentes fórmulas de cálculo, tablas de cálculo o similares
de acuerdo con las temperaturas de conversión calculadas para la
substancia respectiva.
Para evitar desviaciones mayores de un parámetro
calculado con respecto al valor ideal sirve un desarrollo de la
invención, según el cual en los límites entre las zonas de validez
de diferentes informaciones de cálculo tiene lugar una transición
constante, siendo provistos los resultados de los cálculos con una
ponderación de acuerdo con las informaciones de cálculo válidas en
las zonas adyacentes. Este procedimiento de aproximación puede
conducir a una mejora de la exactitud de previsión, especialmente
en el caso de variables de entrada de este tipo, que están muy
alejadas de todos los vectores de información conocidos y
especialmente de zonas compactas de los mismos. Por lo tanto, la
asociación a una zona de cálculo, cuyas fórmulas o informaciones
han perdido claramente significación a una distancia tan grande,
conducen a desviaciones demasiado fuertes, mientras que la
asociación a otra zona, cuyo núcleo está igualmente muy alejado de
informaciones compactas, puede conducir a otros resultados, pero
igualmente muy imprecisos. A través de la superposición de dos o más
resultados de cálculo, o bien se pueden confirmar los mismos
mutuamente o se pueden relativizar y regular a través de la
determinación por interpolación de un valor medio. Para una
interpolación de este tipo se pueden utilizar exclusivamente
límites de zonas, en las que no se puede reconocer una modificación
brusca del comportamiento de la substancia, por ejemplo
modificaciones paulatinas de la composición, mientras que, por
ejemplo, los límites de temperatura, en los que tienen lugar
conversiones de fases, deben ser modelados también a través de una
transición brusca desde un método de cálculo a otro.
En el marco de una corrección del resultado de
este tipo, puede estar previsto, además, que la ponderación de los
diferentes resultados de cálculo sea realizada de acuerdo con
funciones de pertenencia, que en la zona del núcleo de las
informaciones de cálculo respectivas son igual a 1 y fuera de la
zona de transición circundante son igual a 0 y en las zonas de
transición adoptan valores entre 0 y 1. Estas funciones de
pertenencia pueden ser concebidas de una manera similar a los
factores de ponderación de una interpolación numérica, siendo
multiplicados los resultados calculados según las fórmulas vigentes
para las zonas del núcleo respectivas por la función de pertenencia
que depende de la posición del vector de entrada. Si se excluyen
con preferencia mutuamente las zonas del núcleo de diferentes
fórmulas de cálculo, entonces para cada zona del núcleo solamente la
función de pertenencia que está asociada a las fórmulas de cálculo
válidas es igual a 1, todas las demás son igual a 0, de manera que
las fórmulas de cálculo restantes no tienen ninguna influencia
sobre el resultado general. En cambio, en las zonas de transición
varias funciones de pertenencia son distintas a 0 y con preferencia
también distintas a 1, de manera que todas las fórmulas de cálculo
respectivas afluyen en el resultado general. Si está asegurado en
este caso que en cada punto de una zona de transición la suma de
todas las funciones de pertenencia es igual a 1, entonces tiene
lugar al mismo tiempo una normalización, que conduce a que en el
caso ideal de que dos o más fórmulas de cálculo válidas aquí
proporcionen el mismo resultado, también el resultado general adopta
este valor confirmado.
Una prevención para evitar cálculos erróneos
consiste en que las variables de salida calculadas son sometidas a
una verificación de la factibilidad. En el caso de una entrada
precisa de fórmulas de cálculo conocidas y de zonas de definición
válidas en cada caso a tal fin, la probabilidad de un error de
predicción es extraordinariamente reducido; en otro caso, con una
densidad del vector de información que se va reduciendo a través de
una interpolación global se puede calcular posiblemente un
resultado que se diferencia en una medida considerable del valor
real, sin que esto sea advertido al mismo tiempo debido a las
relaciones de muchas capas. Por lo tanto, la invención prevé una
verificación conectada a continuación, donde deben verificarse los
conocimientos y/o valores experimentales generalmente válidos hasta
que el resultado calculado puede ser presentado al usuario. Si un
resultado del cálculo no supera una verificación de factibilidad,
entonces esto se puede indicar, dado el caso, en combinación con el
resultado falso o se intenta en el marco del procedimiento seguir el
resultado que se desvía de los valores experimentales hacia atrás
hasta su causa y hacer referencia, por ejemplo, a vectores de
información introducidos erróneamente o similares.
La invención se caracteriza, además, por un
intercambio de datos con módulos de hardware y de software
conectados. El procedimiento según la invención se puede aplicar
tanto como base de datos de información autónoma, formulando un
usuario a través de la especificación de parámetros de entrada, por
ejemplo con la ayuda de una pantalla y de un teclado, una consulta a
la base de datos y expresando la respuesta en forma del resultado
del cálculo en una impresora. Por otra parte, un módulo de software
que trabaja según el procedimiento de acuerdo con la invención se
puede aplicar también en el marco de programas de simulación como
proveedor de datos para determinados parámetros, que se emplean a
continuación por el programa de simulación en el lugar dado, para
optimizar los resultados de la simulación. Además, también es
posible, en el caso de regulaciones en-línea,
definir variables internas no medibles, como variables de estado;
si las mismas no pueden ser determinadas a través de un modelo de
cálculo sencillo, entonces el sistema experto según la invención
puede prestar buenos servicios durante la estimación de los
parámetros de estado actuales con la ayuda de las variables de
entrada conocidas. En este caso tiene lugar un intercambio
constante de datos entre la instalación de regulación y el sistema
experto según la invención, recibiendo éste las variantes de entrada
y las variables de estado predeterminadas a través de controles y/o
calculadas a través de sensores y determinando a partir de ello las
informaciones necesarias y transmitiéndolas al circuito de
regulación de nuevo para la optimización de la característica de
regulación.
Por último, la enseñanza de la invención muestra
que los datos memorizados y/o a transmitir están codificados al
menos parcialmente. Puesto que el sistema experto según la
invención combina un volumen inmenso de conocimientos en sí podría
ser utilizado de forma abusiva por empresas de la competencia para
los más variados fines. Debido a las capacidades que abarcan todas
las áreas técnicas, los casos de aplicación son casi ilimitados.
Por otra parte, en el caso de un uso no crítico del procedimiento,
por ejemplo a partir de resultados no verificados, se podría
producir también un daño grande. Por lo tanto, según la invención,
está previsto que el sistema experto solamente intercambie datos con
aparatos periféricos de forma controlada, siendo realizada la
codificación y decodificación ya en los aparatos periféricos. Para
el incremento de la seguridad puede estar previsto también que
solamente tenga lugar un intercambio de datos, en general, si ha
sido emitido un código de activación establecido desde un aparato o
módulo de software conectado.
Otras características, detalles, ventajas y
actuaciones sobre la base de la invención se obtienen a partir de
la descripción siguiente de un ejemplo de realización preferido así
como con la ayuda del dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra un ejemplo simplificado para
una zona de definición de vectores de entrada admisibles.
La figura 2 muestra una visión de conjunto sobre
la estructura de datos durante la conservación de la base de datos
que asiste al procedimiento según la invención.
La figura 3 muestra una representación que
corresponde a la figura 2 para la entrada y/o modificación de
variables dependientes de parámetros.
La figura 4 muestra un estructograma del
procedimiento de cálculo según la invención; así como
La figura 5 muestra un estructograma con las
etapas que deben realizarse durante una aplicación.
El diagrama de estado de hierro y carbono
conocido, reproducido en la figura 1, para el estado de cementita
metaestable, especialmente frecuencia en aceros, solamente sirve
como un ejemplo para la explicación de los diferentes estados que
puede adoptar un sistema de material que está constituido por
varios componentes.
Por una parte, para el acero ferroso no aleado
existen ya, en el estado de agregado sólido, diferentes estados de
cristalización en función de la temperatura,
\alpha-ferrita por debajo de 911ºC, austenita
hasta una temperatura de 1.392ºC y por encima
\delta-ferrita hasta el punto de fundición de
1.530ºC.
Además, a medida que aumenta el porcentaje en
peso del carbono, se reduce, por una parte, la temperatura de
fundición a 1.147ºC en el punto C, por otra parte se modifica
también la estructura de la textura general sobre la perlita 5,
sobre una fase mixta 6, 7 hasta la ledeburita 8 y sobre otra fase
mixta 9 hasta la cementita pura 10. Mientras que en el intervalo
desde el acero no aleado hasta la perlita pueden existir todavía
cristales de \alpha-ferrita, el intervalo entre
perlita 5 y ledeburita 8 se caracteriza porque aquí, según la
temperatura, pueden existir todavía cristales de austenita, mientras
que en la zona supereutectoide entre ledeburita 8 y cementita pura
10 no existen ya cristales de hierro, sino exclusivamente todavía
una textura de grano compuesta cementita primaria y ledeburita.
Estas substancias se diferencian en una medida considerable con
respecto a sus propiedades químicas, físicas y científicas del
material, por ejemplo no materiales supereutectoides de reducida
importancia tecnológica.
En la figura 1 se representa la composición Z
variable, registrada a lo largo de la abscisa, en representación de
un intervalo de composiciones en la práctica polidimensionales de
las más diferentes substancias de la aleación, mientras que la
temperatura T registrada a lo largo de la ordenada está en
representación de parámetros A independientes de la composición Z,
que ejercen igualmente una influencia sobre el estado actual (punto
de trabajo) de un material. Otros parámetros de este tipo podrían
ser: historiales previos H que determinan la estructura,
especialmente el tratamiento térmico tal como recocido,
atemperación, etc. así como procesos de laminación, y tratamientos
de la superficie como por ejemplo decapado, pero también
adicionalmente parámetros actuales como por ejemplo la presión que
carga la colada o similares. La pluralidad de los parámetros de la
composición, del tratamiento previo y los parámetros actuales, que
ejercen, en general, una influencia sobre el comportamiento
concreto de determinadas variables químicas, físicas o científicas
del material (variables de salida), se puede agrupar como vector
[Z, H, A] de las variables de
entrada.
entrada.
Esto se puede ilustrar, por ejemplo, a través del
siguiente vector (Tabla 2), en el que están agrupados 24
componentes de la aleación, que definen junto con el componente
principal de la aleación Fe la composición del acero respectivo.
Esta composición se puede introducir en una base de datos durante
la entrada de informaciones correspondientes sobre el comportamiento
de un material de este tipo con la ayuda de la representación de la
pantalla según la figura 2:
Después de la especificación del material en la
ventana 11 - "Designación", por ejemplo a través de la
provisión de una numeración continua, como por ejemplo "St44" y
la asociación a un grupo de material, especialmente grupo de acero
a partir de la Tabla 1
\vskip1.000000\baselineskip
según la ventana 12 se lleva a cabo
la entrada de informaciones sobre este acero 11. En primer lugar se
especifican con este fin las variables de entrada, que forman
conjuntamente el vector de entrada. Esto se realiza, por una parte,
a través de la ventana 13 - "Composición", donde se concretan
los porcentajes de la aleación Z según el vector de componentes de
acuerdo con la Tabla
2.
Otras variables de entrada son los historiales
previos de la fabricación H, especialmente los que determinan la
estructura, que deben especificarse en la ventana 14, por ejemplo
informaciones sobre procesos de revenido y de laminación como por
ejemplo temperatura de caldeo, temperatura de inicio de la
laminación, temperatura de la banda acabada, temperatura de
bobinado, así como, dado el caso, otras informaciones sobre
tratamientos de la superficie o similares.
Si se determina de esta manera el vector de
entrada con la excepción de la temperatura T, entonces se pueden
introducir ahora en la ventana 15 valores de medición obtenidos para
una temperatura T dada, por ejemplo datos del material de acuerdo
con la Tabla 3 siguiente.
Aquí son importantes también otros parámetros del
material, que muestran una dependencia de la temperatura,
especialmente el coeficiente de dilatación lineal diferencial, que
se puede visualizar a continuación en un grafo 16, además de la
capacidad térmica específica 17, el módulo de elasticidad 18
dependiente de la temperatura, la conductividad térmica 19 y la
densidad 20 igualmente dependiente de la temperatura. Para una
verificación de la factibilidad de todas las propiedades del
material 15 introducidas se pueden utilizar a continuación
representaciones del tipo de curvas de estas informaciones 16 - 20
para el reacoplamiento óptico.
Las informaciones introducidas se pueden concebir
como vectores de información, que están formados en cada caso por
un valor de las variables de entrada -composición Z (25 componentes
de la aleación), parámetro de transformación H (por ejemplo, 4
variables: temperatura de caldeo, temperatura dl inicio de la
laminación, temperatura de la banda acabada, temperatura de
bobinado) y la temperatura T (\in A) (de acuerdo con ello, en el
presente ejemplo 30 parámetros), mientras que a cada vector de
entrada de este tipo se asocia precisamente un valor de las
variables de salida 16 a 20 (5 variables) o bien otras variables,
por ejemplo según la tabla 3 (12 variables) y, dado el caso,
variables adicionales, por ejemplo la tensión de fluencia. De
acuerdo con ello, en el presente ejemplo cada vector de información
tendría 30 variables de entrada y, por ejemplo, 18 variables de
salida. Por otra parte, para cada conjunto de variables de entrada
[Z,H, A]^{T} no tiene que estar presente también un
conjunto completo de variables de salida, en su lugar un vector de
información tiene sentido cuando está especificado solamente una
única variable de salida.
Si han sido introducidas todas las informaciones
conocidas de este tipo en forma de tales vectores de información en
la base de datos según la invención, entonces se puede comenzar, en
principio, con el procedimiento 21 según la figura 4 la
determinación de las variables de salida deseadas a partir de un
conjunto de variables de entrada y a partir de los datos
introducidos. A tal fin es necesaria casi siempre una
interpolación, si no se puede encontrar en un vector de entrada [Z,
H, A]^{T} predeterminado ningún vector de información,
cuya proyección sobre el espacio de definición de las variables de
entrada sea cubierta con el vector de entrada [Z, H,
A]^{T}. No obstante, para dicha interpolación casi
siempre necesaria se requieren otras informaciones sobre los
márgenes de validez de los vectores de información individuales,
por ejemplo determinadas variables de entrada como la resistencia a
la tracción pierden su significado en el caso de que se exceda la
temperatura de fusión y, en lugar de una interpolación adicional,
los valores conocidos deben ponerse a cero. La definición de tales
márgenes de validez debe realizarse al mismo tiempo que la entrada
del vector de información respectivo, para que la evaluación de la
base de datos se pueda llevar a cabo completamente.
Este procedimiento de evaluación 21 se inicia
ordenando, en el ejemplo de realización representado en la figura
5, el vector de entrada [Z, H, A]^{T} introducido
actualmente en el marco de una primera etapa del procedimiento 22
en el grupo de material 12 respectivo, lo que se puede realizar,
por ejemplo, a través de una evaluación general de los componentes
de la aleación Z. A continuación, la instalación de procesamiento
de datos utilizada para ka evaluación localiza una información de
proceso (etapa del procedimiento 23) válida para el grupo de
material respectivo, que puede estar subdividida de nuevo en áreas
2 - 10 individuales, para las que existen diferentes estructuras
químicas y/o estados agregados físicos. Tan pronto como ha sido
hallada tal información de proceso 23 válida para el vector de
entrada concreto, se pueden calcular en 24 en primer lugar
variables de estado internas C a partir de la composición Z y de la
temperatura T (\in A) así como, dado el caso, a partir de otros
parámetros de transformación H, que no son requeridos, en efecto,
por el usuario, pero que son decisivos para las siguientes etapas de
cálculo en virtud de las dependencias características del material
(aquí es importante sobre todo el estado agregado; además, por
ejemplo, la densidad es relevante para la conductividad térmica).
Esta evaluación 24 se puede realizar, por ejemplo a través de
interpolación entre los parámetros correspondientes de vectores de
información introducidos, que se multiplican aquí, por ejemplo, por
un factor de ponderación, que depende de la distancia con respecto
al vector de entrada actual y se suman a continuación. A partir de
las variables de estado C calculadas de este tipo así como a partir
de las variables de entrada Z, H, Z se puede calcular a
continuación en una etapa siguiente del procedimiento 25, con
preferencia igualmente a través de interpolación, el vector deseado
de las variables de salida Y.
Como se muestra en la figura 3, se pueden formar,
por ejemplo para variables de salida dependientes de la
temperatura, fórmulas de regresión, que proporcionan valores de
salida Y exactos de determinadas variables de salida para valores
de temperatura T discrecionales. En tal caso, se puede reducir la
dimensión de la interpolación a realizar y, por lo tanto, el gasto
de cálculo. Si esto es posible a través de una densidad suficiente
de los vectores de información en una zona de composición
determinada, entonces estas fórmulas de regresión se pueden extender
también a varias o a todas las variables de entrada Z, H, A, de
manera que, en el caso ideal, no es necesaria ya ninguna
interpolación para la evaluación, sino que se puede calcular la
variable de salida respectiva fácilmente a través de la introducción
de las variables de entrada conocidas en las fórmulas de regresión.
En lugar de fórmulas de regresión se pueden introducir también
dependencias verificadas científicamente en forma de fórmulas
científicas del material conocidas.
Por lo tanto, la aplicación del procedimiento
según la invención en el caso de una aplicación a partir de la
metalurgia se configura de la siguiente manera:
En una primera etapa 26 se introducen los
parámetros del material Z conocidos, con lo que la instalación
electrónica de procesamiento de datos (instalación EDV) utilizada en
este caso puede identificar el material. Esta especificación se
puede realizar a través de la entrada
- -
- de los componentes químicos y sus porcentajes,
- -
- de la designación del material, por ejemplo "st37",
- -
- o del grupo de material, por ejemplo "Aceros generales de la construcción y aceros de bonificación".
Si se realiza una especificación indirecta a
través de la designación del material o incluso una especificación
inexacta sobre la designación de los grupos de material, entonces
se puede establecer una composición Z válida desde la instalación
EDV a través de la utilización ejemplar de un representante típico
con esta designación o a partir de este grupo.
En la etapa siguiente 27 se introducen los
historiales previos H determinantes de la estructura conocidos,
especialmente sobre
- -
- transformación,
- -
- conducción de la temperatura,
y los parámetros A que determinan
el punto actual del trabajo,
como
- -
- temperatura,
- -
- grado de transformación actual durante la operación de laminación,
- -
- velocidad actual de la transformación, etc.
De esta manera, la instalación EDV conoce todas
las condiciones marginales del proceso metalúrgico a calcular.
Para definir ahora el cometido a solucionar por
la instalación EDV, se establece en la etapa 28 del procedimiento
qué parámetros Y actuales debe calcular la instalación EDV.
Naturalmente, las entradas de entrada del procedimiento 26 - 28 se
pueden realizar también en otra secuencia discrecional.
Si se procede de esta manera, entonces se puede
iniciar el cálculo llamando ahora el subprograma 21. Éste calcula
las variables de salida Y deseadas como función de la composición
Z, del historial previo H determinante de la estructura y de los
parámetros A que determinan el punto de trabajo así como, dado el
caso, con la ayuda de parámetros de estado que no son interesantes,
pero que influyen en los parámetros de salida Y, por ejemplo la
densidad actual. En este caso, se puede recurrir a conjuntos de
datos memorizados, ecuaciones de regresión y/o redes neuronales; las
discrepancias existentes entre las informaciones conocidas y las
condiciones marginales actuales son salvadas con procedimientos de
interpolación y/o de extrapolación. Como medida auxiliar, los
parámetros individuales del material, especialmente los componentes
del material se pueden substituir por parámetros o componentes con
propiedades similares, especialmente actuaciones, para establecer
relaciones con informaciones conocidas y para conseguir resultados
expresivos.
Tales parámetros de salida Y calculados en 21 son
expresados a continuación en la etapa 29 del procedimiento a través
de un terminal de datos, por ejemplo una pantalla o impresora.
Claims (21)
1. Procedimiento universal para el cálculo previo
de parámetros de procesos industriales y/o productos, estando
establecido para un campo técnico, por ejemplo la metalurgia, un
vector [Z, H, A]^{T} de variables de entrada admisibles del
proceso industrial y/o producto (en adelante: variables de entrada
del proceso) y un vector YT de variables de salida del proceso
industrial y/o producto (en adelante: variables de salida del
proceso) con los parámetros del proceso y/o del producto que se
pueden calcular previamente, caracterizado porque a cada
variable de entrada del proceso están asociadas zonas de definición
y están depositadas en una base de datos informaciones conocidas
sobre el proceso industrial y/o el producto y estando asociados a
estas informaciones márgenes de validez para las variables de
entrada del proceso, y siendo determinado (24, 25) exactamente un
vector de salida del proceso Y^{T} para cada vector de entrada
del proceso [Z, H, A]^{T} introducido a partir de una zona
de definición admisible y ocupada con informaciones válidas según
las informaciones válidas a tal fin, presentando el procedimiento
para los vectores de entrada del proceso [Z, H, A]^{T} un
espacio de definición n-dimensional y un espacio de
valores m-dimensional para los vectores de salida
del proceso Y^{T}, siendo memorizadas las informaciones sobre el
proceso como vectores de información al menos
(n+1)-dimensionales con un vector de entrada [Z, H,
A]^{T} completo y con un valor medido en este caso de al
menos una variable de salida (Y).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque como variables de entrada del proceso
se utilizan informaciones (Z, H) sobre eductos, especialmente
materias primas y/o productos brutos, así como condiciones
marginales (A) del procedimiento de procesamiento, que redeterminan
el punto de trabajo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque las variables de salida del proceso YT
contienen productos obtenidos a través del proceso, por ejemplo sus
propiedades químicas, físicas o mecánicas
(16-20).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
variables de salida (Y) para un vector de entrada del proceso [Z, H,
A]^{T} dado son calculadas por medio de interpolación a
partir de vectores de información con zonas de definición válidas
para el vector de entrada [Z, H, A]^{T}.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque durante la interpolación se calculan
las variables de salida para un vector de entrada del proceso [Z,
H, A]^{T} dado a través de la adición ponderada de las
variables de salida (Y) correspondientes entre sí de vectores de
información con zonas de definición válidas para el vector de
entrada [Z, H, A]^{T}.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque los factores de ponderación para la
determinación de una variable de salida (Y) están normalizados de
tal forma que la suma de todos los factores de ponderación para el
cálculo de una variable de salida (Y) es igual a 1.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque durante la interpolación se utilizan
las distancias de los vectores de información en el espacio de
definición n-dimensional para los vectores de
entrada del proceso [Z, H, A]^{T} durante la formación de
los factores de ponderación para las variables de salida (Y) del
vector de información respectivo.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque los factores de ponderación se reducen
a medida que aumenta la distancia de un vector de información en el
espacio de definición n-dimensional con respecto al
vector de entrada [Z, H, A]^{T}.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
informaciones sobre el proceso están depositadas como funciones (Y)
específicas para las variables de salida del vector de entrada
\hbox{[Z, H, A] ^{T} .} 10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque las funciones (Y) están formadas por
medio de fórmulas de regresión a partir de determinados vectores de
información.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, en el que se pueden agrupar tanto
variables individuales de entrada como de salida [Z, H, A, Y] o
variables internas (no medibles en la práctica o sólo difíciles de
medir) que influyen en estas últimas para formar un vector de
estado [C], caracterizado porque las funciones (Y) están
dispuestas en una forma de matriz, que presenta hasta m líneas y
hasta (n+z) columnas, donde z es la dimensión del vector de estado
[C] establecido para el proceso.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el vector de
salida [Y] o elementos del mismo (Y) son calculados a través de la
multiplicación de la matriz de función por un vector [Z, H, A,
C]^{T} formado a partir de variables de entrada y variables
de estado.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
informaciones del proceso están depositadas de forma diferente para
diferentes variables de estado y/o parámetros de salida (Y), es
decir, como vectores de información, por una parte, y como
funciones, especialmente fórmulas de regresión, por otra parte.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cálculo
de las variables de estado se lleva a cabo antes del cálculo de
parámetros del proceso (Y) que dependen de ellas.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las reglas
de cálculo para variables de estado y/o parámetros del proceso (Y)
están depositadas en tablas, cuyos elementos pueden contener
referencias a otras tablas, de manera que se obtiene una estructura
de tabla relacional.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en función
de una o varias variables de estado se realiza una selección entre
informaciones de cálculo válidas para ello, especialmente en forma
de tablas o de fórmulas de cálculo.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en los
límites entre los márgenes de validez de diferentes informaciones de
cálculo tiene lugar una transición constante, siendo provistos los
resultados (Y) de los cálculos con una ponderación de acuerdo con
las informaciones de cálculo válidas en las zonas adyacentes.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque la ponderación de los diferentes
resultados de cálculo (Y) se lleva a cabo de acuerdo con funciones
de pertenencia, que son igual a 1 en la zona del núcleo de las
informaciones de cálculo respectivas y son igual a 0 fuera de las
zonas de transición circundantes y adoptan en las zonas de
transición valores entre 0 y 1.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
variables de salida (Y) calculadas son sometidas a una prueba de
factibilidad.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por un
intercambio de datos con módulos de hardware y/o software
conectados.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos
memorizados y/o los datos a transmitir o partes de los mismos están
codificados.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10031060 | 2000-06-26 | ||
| DE10031060 | 2000-06-26 | ||
| DE2000136717 DE10036717A1 (de) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | Universelles Verfahren zur Vorausberechnung von Parametern industrieller Prozesse |
| DE10036717 | 2000-07-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2227240T3 true ES2227240T3 (es) | 2005-04-01 |
Family
ID=26006200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01951414T Expired - Lifetime ES2227240T3 (es) | 2000-06-26 | 2001-06-20 | Procedimiento universal para el calculo previo de parametros de procesos industriales. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6721610B2 (es) |
| EP (1) | EP1295184B1 (es) |
| JP (1) | JP2004502228A (es) |
| AT (1) | ATE274718T1 (es) |
| DE (1) | DE50103413D1 (es) |
| ES (1) | ES2227240T3 (es) |
| WO (1) | WO2002001304A1 (es) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6868373B2 (en) * | 1997-01-21 | 2005-03-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of initializing a simulation of the behavior of an industrial plant, and simulation system for an industrial plant |
| US6885975B2 (en) * | 2000-11-14 | 2005-04-26 | Rajagopalan Srinivasan | Method and apparatus for managing process transitions |
| US7212928B2 (en) * | 2002-09-06 | 2007-05-01 | Invensys Systems, Inc. | Multi-measurement vortex flow meter |
| WO2005042673A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-12 | Council Of Scientific & Industrial Research | Method for predicting amount of gas produced during coal gasification |
| EP1647677B1 (de) * | 2004-10-12 | 2013-02-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Simulation des Betriebsverhaltens einer Dampfturbinenanlage |
| US7257451B2 (en) * | 2005-02-15 | 2007-08-14 | Exxon Mobil Chemical Patents Inc. | Method for creating a linear programming model of an industrial process facility |
| US7645124B2 (en) * | 2005-11-29 | 2010-01-12 | Unico, Inc. | Estimation and control of a resonant plant prone to stick-slip behavior |
| US7389186B2 (en) | 2006-08-11 | 2008-06-17 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Prediction of stream composition and properties in near real time |
| US8775138B2 (en) * | 2008-11-21 | 2014-07-08 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Methods for handling withdrawal of streams from a linear programming model developed from a thermodynamically-based reference tool |
| US9141098B2 (en) | 2009-10-30 | 2015-09-22 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Integrated optimization and control for production plants |
| US9524285B2 (en) * | 2011-03-05 | 2016-12-20 | Kapaleeswar Madireddi | Stream flow chemical process information system and method |
| DE102013205356B4 (de) * | 2013-03-26 | 2016-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems |
| JP6635253B2 (ja) * | 2015-09-29 | 2020-01-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 発電プラント分析装置、発電プラントの分析方法、およびプログラム |
| WO2017105580A1 (en) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Methods for optimizing petrochemical facilities through stream transferal |
| CN111796513B (zh) * | 2019-04-08 | 2022-09-09 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 一种数据处理方法及装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2579784B1 (fr) * | 1985-03-26 | 1987-06-19 | Produits Ind Cie Fse | Procede et installation permettant, d'une part, de connaitre d'avance a un instant donne le resultat auquel conduit necessairement un milieu chimique evolutif donne et, d'autre part, d'assurer la regulation de ce milieu pour parvenir a un resultat determine fixe a l'avance |
| EP0496570B1 (en) * | 1991-01-22 | 1998-06-03 | Honeywell Inc. | Two-level system identifier apparatus with optimization |
| EP0524317A4 (en) * | 1991-02-08 | 1995-02-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Model forecasting controller |
| US5740033A (en) * | 1992-10-13 | 1998-04-14 | The Dow Chemical Company | Model predictive controller |
| US5519605A (en) * | 1994-10-24 | 1996-05-21 | Olin Corporation | Model predictive control apparatus and method |
| US6026334A (en) * | 1996-07-30 | 2000-02-15 | Weyerhaeuser Company | Control system for cross-directional profile sheet formation |
| KR100205691B1 (ko) * | 1997-04-29 | 1999-07-01 | 정순착 | 공정 제어용 혼성예측자 및 혼성 예측 방법 |
| EP1055180B1 (de) * | 1998-12-03 | 2011-07-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und anordnung zum entwurf eines technischen systems |
-
2001
- 2001-06-20 JP JP2002506375A patent/JP2004502228A/ja not_active Abandoned
- 2001-06-20 ES ES01951414T patent/ES2227240T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-20 WO PCT/DE2001/002288 patent/WO2002001304A1/de active IP Right Grant
- 2001-06-20 EP EP01951414A patent/EP1295184B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-20 DE DE50103413T patent/DE50103413D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-20 AT AT01951414T patent/ATE274718T1/de not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-12-26 US US10/329,644 patent/US6721610B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6721610B2 (en) | 2004-04-13 |
| WO2002001304A1 (de) | 2002-01-03 |
| DE50103413D1 (de) | 2004-09-30 |
| US20030097194A1 (en) | 2003-05-22 |
| EP1295184A1 (de) | 2003-03-26 |
| EP1295184B1 (de) | 2004-08-25 |
| ATE274718T1 (de) | 2004-09-15 |
| JP2004502228A (ja) | 2004-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2227240T3 (es) | Procedimiento universal para el calculo previo de parametros de procesos industriales. | |
| Hamdi et al. | A new predictive thermal sensation index of human response | |
| JP3049266B2 (ja) | 空調制御装置 | |
| JP4693689B2 (ja) | 快適性評価方法 | |
| Peleg et al. | Kinetic models of complex biochemical reactions and biological processes | |
| JP6841182B2 (ja) | 温感算出装置、温感算出方法、空調装置、およびプログラム | |
| JP3361017B2 (ja) | 快適性指標ｐｍｖ学習装置 | |
| Malukhin et al. | A model of the kinetics of the temperature-induced phase transformation in NiTi alloys and its experimental verification | |
| Frisk et al. | A thermodynamic evaluation of the solubility of N in solid and liquid Cr-Fe-Mn alloys | |
| JP4522755B2 (ja) | 入浴ナビゲーションシステム | |
| Kumar et al. | Creep analysis of structures using a new equation of state type constitutive relation | |
| Sang et al. | Simultaneous stable control of temperature field distribution uniformity and consistency for multi-temperature zone systems | |
| JPH06265190A (ja) | 空気調和機 | |
| Negiz et al. | Modeling, monitoring and control strategies for high temperature short time pasteurization systems—1. empirical model development | |
| Laciak et al. | The analysis of models for indirect measurement of surface temperatures in massive charge | |
| US20220391753A1 (en) | Method for determining training status selected from a set of training status alternatives | |
| Stein et al. | Simulation based microstructural optimization of thermo‐mechanically treated steel components | |
| KR100521626B1 (ko) | 정수기의 수온 제어 시스템과 이를 이용한 수온 제어 방법 | |
| Shin et al. | Nonlinear static composition estimator for distillation columns using open equation-based nonlinear programming | |
| Kolyvas et al. | On the interaction of temperature-sensing, Shape Memory Alloy dynamics, and control design for a bending actuator | |
| Brandt et al. | Knowledge Base Creation for the FERRET Failure Mode Identification System | |
| Ostrovsky et al. | Flexibility analysis: Taking into account fullness and accuracy of plant data | |
| Mora et al. | Prediction of temperature in vacuum arc remelting in the presence of strong disturbances | |
| CN113887693A (zh) | 一种六氟化硫气体密度继电器的校验方法及系统 | |
| Nath et al. | IMC-based anti-windup controller for real-time hot air flow and level control loop |