JP6356978B2 - 無線又は間欠プロセス計測値を伴うプロセス制御システムにおける予測手段の使用 - Google Patents
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Description
を生じ、これは次に、プロセス102を制御する、特にプロセス変数値Xjを制御するのに用いられるコントローラ101に入力として提供される。予測手段104の使用は、コントローラ101がプロセス102のより良好な又はより正確な制御を行うことを可能にするために計測遅延、計測誤差、プロセスノイズなどのような事象をプロセス制御システム10が考慮に入れることを可能にする。予測手段104は、典型的には、コントローラ101の各実行サイクルでのコントローラ101の入力でプロセス変数推定
の新しい値が利用可能であるようにコントローラ101と同じ又はより速い実行サイクルで動作することに留意されたい。したがって、新しいプロセス変数計測値Zjを予測手段104の実行レートに等しい又はより高い(例えば、4〜10倍高い)レートで予測手段104の入力に提供することが典型的である。
Xj=aXj−1+bUj
式中、
Xj=時刻jでのプロセス出力、
Uj=時刻jでのプロセス入力、と
a及びb=プロセスゲイン及び動的応答を定義する定数。
例えば、一次プロセスの状態変数表現は、以下の形式で表わされ得る。
式中、
K=プロセスゲイン、
τ=プロセス時定数、
ΔT=プロセスモデルの実行周期、
j=現在の時間インスタンス。
積分プロセスでは、一次プロセスの状態変数表現は、以下の形式で表わされ得る。
a=1、及び、
b=ΔT*KI
を生成できるように、コントローラ101の動作サイクルにつき及び/又は予測手段104の動作サイクルにつきプロセス計測値Zjを複数回生成するであろう。
を生成し、制御信号Ujを生成するのに用いられるPIDコントローラアルゴリズム230の入力にプロセス変数推定値
を提供するように動作する。
を生成するように後述の様態で依然として動作する。
を出力として生成し、これは次に、コントローラ401にプロセス変数入力として提供される(図4でコントローラ401によって実現されるPIDコントローラアルゴリズム430として示される)。カルマンフィルタ404は、ゲインブロック410、加算器412及び414、変換ブロック416、さらなる加算器418、加算器418と加算器414との間に連結されたカルマンゲインブロック422、並びに遅延ユニット424及びゲインブロック426を含む動的フィードバックループ423を含む。本質的に、ブロック410、412、424、及び426は、最初のプロセス変数推定
を生成するプロセスモデルを形成し、ブロック416、418、及び422は、ゲインブロック422の出力で補正信号を生成する補正ユニットを形成し、ブロック414は、プロセス変数推定
を生成するために最初のプロセス変数推定
を補正信号と組み合わせるコンバイナを形成する。結果として、カルマンフィルタ404は、プロセスゲインb、動的応答ゲインa、及びカルマンフィルタゲインk、並びに制御信号Uj及び計測されたプロセス変数信号Zjの現在値に基づいてプロセス変数に関する推定されるノイズのない値(プロセス402内のプロセス変数Xjの推定である)
を生じるように構成される。
を生じるために加算器412において動的応答(フィードバックループ423によって生成される)に加算される。加算器412の入力で提供される動的ゲイン応答は、推定されたプロセス変数値
が遅延ユニット424における1つのサンプリング又はコントローラ実行時間だけ遅延され、プロセス変数値の遅延されたバージョン
に動的プロセス応答ゲインaが乗算されるフィードバックループ423によって生じる。理解されるように、プロセスゲインbと動的プロセス応答ゲインaは、典型的に、定数としてモデル化されるが、プロセス402の実際の動作に基づいて(定時的に又は他の方法で)更新されてもよい。いずれにしても、事前プロセス変数推定
は、次いで、加算器414に提供され、これは、プロセス変数推定(観測されたプロセス変数値とも呼ばれる)
を生じるために、この変数値をノイズ及びプロセスモデルにおけるモデル不正確さを補正する補正信号と合算する。この場合、ブロック416、418、及び422は補正信号を生じる。
は、推定値
の形態の最初のプロセス変数推定となるように依然として考えられるものを生じるために、プロセス変数値
の単位とプロセス変数計測値Zjの単位との間の単位換算を提供する又はモデル化する値hを乗算することによって変換ユニット416において変換される。加算器418は、次いで、ライン440上に残差を生じるために実際のプロセス変数計測値Zjから最初の推定されるプロセス変数計測値
を差し引く(差を計算する)。次いで、ブロック422において、プロセスにおけるノイズ(例えば、プロセス計測ノイズ及びプロセスノイズ)を補正するのに補正信号を生成するために、並びにゲインa、b、及びhにおける不正確さのようなモデル不正確さを補正するために、残差にカルマンフィルタゲインkが乗算される。最終的に、推定されたプロセス変数値
が、プロセス402を制御するのに用いられるコントローラ401への入力として提供される。カルマンゲインk及びカルマンフィルタ404の他の変数は、典型的に、一回生成され、又は適正な制御を判定するために及び観測手段404がより正確となるように微調整するために各実行サイクル中に再生成される。
Pj−1=事後状態共分散
及びプロセスノイズ共分散の事前推定の現在値
を求めるために以下の計算がなされてもよい。
、状態共分散Pj、及び推定されるプロセス変数計測値Zjに関する新しい値を求めるために以下の計算が行われてもよい。
式中、
Kjは、カルマンゲインであり、
Rは、計測ノイズ(V)の共分散であり
Qは、プロセスノイズ(W)の共分散である。
最初の実行後に、例えば各実行サイクル中にカルマンゲインが再計算されるたびに予測手段ステップ及び推定器ステップを繰り返すことができる。
を入力としてコントローラ401に提供する。最終的に、カルマンフィルタ404のような観測手段の使用は、送信器406によって計測される場合のプロセス変数Zjの計測された又は感知された値を用いることとは対照的に、プロセス402を制御するのに用いられるコントローラ入力で実際のプロセス変数Xjのより良好な又はより正しい推定を提供する。
Xj=aXj−1+bUj−m
を提供するために、プロセス502内のむだ時間を考慮に入れる。
を求め及びこれを各制御実行サイクルの開始時にコントローラ401又は501に提供することを可能にするために、新しい計測値Zjが利用可能であり、且つ送信器406によって提供されることを仮定する。しかしながら、計測される信号がコントローラ401又は501の実行レートと同じ又はこれよりも高いレートでカルマンフィルタに送信されない無線送信器又は他のシステムを用いるときに、新しいサンプル値が各実行サイクルで利用可能ではないことから、図4及び図5で示されるカルマンフィルタを使用することができない。
を生成するのに用いられる。このようにして、カルマンフィルタ604は、実際のセンサ計測値に基づいて補正信号を生成するが、各実行サイクル中にカルマンフィルタゲインk(本質的にプロセスモデルとして作用するカルマンフィルタ604の正確さを高めるために各実行サイクル中に典型的に変化しない)を変化させない。この動作は、観測手段604で新しいプロセス変数計測値が受信される時間中又は時間の間に、これらの時間中にカルマンフィルタゲインkを一定に保つことによって、正確なプロセス変数推定を提供する。代わりに、この動作は、新しいプロセス変数計測値が利用可能である実行サイクル中にのみカルマンフィルタゲインkを調節する。
R=0と仮定して、
を生成する。プロセス変数推定
は、次いで、コントローラ801に提供され、コントローラは、この値を、制御信号Uを生成するためにそこで用いられるPIDコントローラアルゴリズム830(又は他のコントローラアルゴリズム)に関するフィードバック入力として用いる。
プロセスゲイン=1
プロセス時定数=6秒
プロセスむだ時間=2秒
PIDコントローラは、すべての場合においてラムダ係数1に対して調整された。
ゲイン=1/プロセスゲイン
リセット=プロセス時定数+プロセスむだ時間
プロセス入力及び出力は、グラフとの比較を簡単にするために0〜100%に尺度変更された。したがって、h(単位換算係数)の値は、これらの例では1に等しかった。カルマンフィルタでは、ノイズレベルは最小であり、したがって、カルマンフィルタゲインは1/h=1の一定の値に設定された。シミュレートされた無線送信器は、ウィンドウ通信を用いる1パーセント変化及び10秒のデフォルト周期に関して構成された。モジュール(コントローラ)実行レートは0.5秒に設定された。
Claims (40)
- プロセスを制御するのに用いられる制御システムであって、
プロセス変数入力部及び前記プロセス変数入力部に通信可能に連結される制御ルーチンユニットを含む制御ユニットであり、前記制御ルーチンユニットが前記プロセス変数入力部で受信したプロセス変数値に基づいてプロセスを制御するのに用いられる制御信号を発生させる、制御ユニットと、
前記制御ユニットに連結される予測手段ユニットであり、ある数の実行サイクルの各々中に一回動作して、プロセス変数推定を生成する、予測手段ユニットと、
を含み、前記予測手段ユニットが、
前記制御ルーチンユニットによって生成された制御信号を受信するように連結される制御信号入力部と、
前記予測手段ユニットの実行サイクル時間につき一回よりも低頻度にプロセス変数計測信号を受信するプロセス変数フィードバック入力部を含むインターフェースと、
前記制御信号入力部で制御信号を受信して最初のプロセス変数推定を生成するように連結されるプロセスモデルと、
前記プロセス変数フィードバック入力部を介して受信した前記プロセス変数計測信号を用いて補正信号を生成するように連結される補正ユニットと、
前記最初のプロセス変数推定を前記補正信号と組み合わせて前記プロセス変数推定を生成するように前記プロセスモデルに及び前記補正ユニットに連結されるコンバイナと、
前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である前記予測手段ユニットの実行サイクル中に補正信号を生成するために前記補正ユニットに前記プロセス変数計測信号の新しい値を使用させ、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない前記予測手段ユニットの実行サイクル中に補正信号を生成するために前記補正ユニットに前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値を使用させる、スイッチユニットと、
を含み、前記制御ユニットの前記プロセス変数入力部が前記プロセス変数推定を受信するように連結される、制御システム。 - 前記予測手段ユニットが観測手段である、請求項1に記載の制御システム。
- 前記観測手段の前記補正ユニットが、前記プロセスモデルにおけるプロセスモデル不正確さを補正する、請求項2に記載の制御システム。
- 前記予測手段ユニットがカルマンフィルタである、請求項1に記載の制御システム。
- 前記予測手段ユニットがスミス予測器である、請求項1に記載の制御システム。
- 前記補正ユニットが、各実行サイクル中に、残差を、前記最初のプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算する、さらなるコンバイナを含み、前記スイッチユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値をさらなるコンバイナに提供し、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記残差を計算するように動作し、前記スイッチユニットが、前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値を前記さらなるコンバイナに提供して、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記残差を計算するように動作する、請求項1に記載の制御システム。
- 前記補正ユニットが、前記残差にゲイン値を乗算して、前記補正信号を生成する、ゲインユニットを含み、前記スイッチユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記ゲインユニットに新しいゲイン値を求めさせ、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記ゲインユニットに以前に計算されたゲイン値を使用させるように動作する、請求項6に記載の制御システム。
- 前記ゲインユニットが、前記ゲインユニットで用いられるカルマンゲイン値を求めるカルマンゲインユニットである、請求項7に記載の制御システム。
- 前記予測手段ユニットがカルマンフィルタである、請求項6に記載の制御システム。
- 前記プロセスモデルが、前記最初のプロセス変数推定を生成するためにむだ時間を伴うプロセスをモデリングするための遅延ユニットを含む、請求項6に記載の制御システム。
- 前記補正ユニットが、各実行サイクル中に、残差を、さらなるプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算する、さらなるコンバイナを含み、前記スイッチユニットが、前記残差を計算するために前記さらなるコンバイナで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記残差の新しい値を前記コンバイナに提供するように動作し、前記残差を計算するために前記さらなるコンバイナで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない前記予測手段ユニットの実行サイクル中に前記残差の以前に計算した値を前記コンバイナに提供するように動作する、請求項1に記載の制御システム。
- 前記予測手段ユニットが、前記さらなるプロセス変数推定を生成するためにむだ時間を伴うプロセスをモデル化するさらなるプロセスモデルを含み、前記プロセスモデルが、前記最初のプロセス変数推定を生成するためにむだ時間を伴わないプロセスをモデル化するプロセスモデルである、請求項11に記載の制御システム。
- 前記制御ルーチンユニットが、前記制御信号を生成するために比例−積分−微分制御アルゴリズムを格納し及び実現する、請求項1に記載の制御システム。
- プロセスを制御する方法であって、
プロセス変数推定に基づいてプロセスを制御するのに用いられる制御信号を生成するために、ある数の実行サイクルの各々中にコンピュータプロセッサデバイス上で制御ルーチンを実施すること、
コンピュータプロセッサデバイスでプロセス変数計測信号を実行サイクル時間よりも低頻度に受信すること、
前記プロセス変数推定を生成するために前記の数の実行サイクルの各々中にコンピュータプロセッサデバイス上で予測手段ルーチンを実施すること、
を含み、前記予測手段ルーチンを実施することが、
前記の数の実行サイクルの各々中に前記制御ルーチンによって生成された前記制御信号を受信すること、
前記の数の実行サイクルの各々中に前記制御信号に基づいて前記プロセスの反応をモデル化するためにプロセスモデルを用いて最初のプロセス変数推定を生成すること、
前記の数の実行サイクルの各々中に補正信号を求めること、及び
前記プロセス変数推定を生成するために前記の数の実行サイクルの各々中に前記最初のプロセス変数推定を前記補正信号と組み合わせること、
を含み、前記の数の実行サイクルの各々中に補正信号を求めることが、前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値が利用可能である実行サイクル中に前記補正信号を生成するために前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値を用いること、及び前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値が利用可能ではない実行サイクル中に前記補正信号を生成するために前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値を用いることを含む、
方法。 - 前記予測手段ルーチンを実現することが、前記プロセスモデルにおけるプロセスモデル不正確さを補正しつつ前記プロセス変数推定を生成することによって観測手段ルーチンを実施することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記予測手段ルーチンを実現することがカルマンフィルタを実装することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記予測手段ルーチンを実現することがスミス予測器を実装することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記補正信号を求めることが、前記の数の実行サイクルの各々中に、残差を、前記最初のプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算することを含み、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の新しい値を用いること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値を用いることをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記の数の実行サイクルの各々中に前記補正信号を生成するために前記残差にゲイン値を乗算すること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に新しいゲイン値を求めること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に以前に計算されたゲイン値を用いることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ゲイン値を求めることがカルマンゲイン値を求めることを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記プロセスモデルにプロセスむだ時間を考慮に入れるために遅延ユニットを用いることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記補正信号を求めることが、さらなるプロセスモデルを用いて、さらなるプロセス変数推定を生成すること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に、新しい残差を、前記さらなるプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算し、前記補正信号として前記新しい残差を用いること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記補正信号として以前に計算された残差を用いることを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記さらなるプロセスモデルを用いることが、前記さらなるプロセス変数推定を生成するために前記さらなるプロセスモデルとしてむだ時間を伴うプロセスをモデル化するプロセスモデルを用いることを含み、前記最初のプロセス変数推定を生成することが、むだ時間を伴わないプロセスをモデル化するプロセスモデルを用いることを含む、請求項22に記載の方法。
- プロセス変数を有するプロセスを制御する方法であって、
プロセス変数の更新を得るために無線通信ネットワークを介して通信されるプロセス変数計測信号をコンピュータプロセッサデバイスで受信すること、
前記プロセス変数に関するプロセス変数推定を発生させるために、ある数の実行サイクルの各々中に前記コンピュータプロセッサデバイス上で予測手段ルーチンを定時的に実施すること、
前記プロセス変数推定を制御ルーチンに提供すること、
前記プロセス変数推定に基づいて前記プロセスに関する制御信号を発生させるためにコンピュータプロセッサデバイス上で前記制御ルーチンを定時的に実施すること、
を含み、前記プロセス変数計測信号を受信することが、前記プロセス変数推定を生成するために前記予測手段ルーチンが前記プロセス変数の遅い又は非定時的な更新を用いるように前記定時的の実行サイクルの実行レートよりも低いレートで非定時的に起こり、
前記プロセス変数推定を発生させるために前記予測手段ルーチンを実施することが、前記各実行サイクル中に前記制御信号に基づいて前記プロセスの反応をモデル化するためにプロセスモデルを用いて最初のプロセス変数推定を生成すること、前記各実行サイクル中に補正信号を求めること、及び前記プロセス変数推定を生成するために前記各実行サイクル中に前記最初のプロセス変数推定を前記補正信号と組み合わせることを含み、前記各実行サイクル中に補正信号を求めることが、前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値が利用可能である実行サイクル中に前記補正信号を生成するために前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値を用いること、及び前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値が利用可能ではない実行サイクル中に前記補正信号を生成するために前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値を用いることを含む、方法。 - 前記補正信号を求めることが、前記各実行サイクル中に、残差を、前記最初のプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算することを含み、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の新しい値を用いること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値を用いることをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記各実行サイクル中に前記残差にゲイン値を乗算して、前記補正信号を生成すること、及び前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に新しいゲイン値を求めること、及び前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に以前に計算されたゲイン値を用いることをさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記補正信号を求めることが、さらなるプロセスモデルを用いて、さらなるプロセス変数推定を生成すること、及び前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に、新しい残差を、前記さらなるプロセス変数推定と前記プロセス変数計測信号の値の差として計算し、前記補正信号として前記新しい残差を用いること、及び前記予測手段ルーチンで前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記補正信号として以前に計算された残差値を用いることを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記さらなるプロセスモデルを用いることが、前記さらなるプロセス変数推定を生成するために前記さらなるプロセスモデルとしてむだ時間を伴うプロセスをモデル化するプロセスモデルを用いることを含み、前記最初のプロセス変数推定を生成することが、むだ時間を伴わないプロセスをモデル化するプロセスモデルを用いることを含む、請求項27に記載の方法。
- ある数の実行サイクルの各々中にプロセス変数推定を生成するように実行サイクルレートで定時的に動作するカルマンフィルタであって、
実行サイクルレートよりも低頻度にプロセス変数計測信号を受信するプロセス変数フィードバック入力部及び制御信号を受信する制御信号入力部を含むインターフェースと、
各実行サイクル中に最初のプロセス変数推定を生成するのに前記制御信号入力部で制御信号を受信するように連結されるプロセスモデルと、
各実行サイクル中に補正信号を生成するのに前記プロセス変数フィードバック入力部を介して受信したプロセス変数計測信号を用いるように連結される補正ユニットであり、残差を、受信したプロセス変数計測信号と前記最初のプロセス変数推定の差として計算する、第1のコンバイナと、前記残差をゲイン値と組み合わせて、前記補正信号を生成する、ゲインユニットとを含む、補正ユニットと、
前記最初のプロセス変数推定を前記補正信号と組み合わせてプロセス変数推定を生成するように、前記プロセスモデルに及び前記補正ユニットに連結される第2のコンバイナと、
を備え、前記補正ユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に前記残差を計算するために前記第1のコンバイナにおいて前記プロセス変数計測信号の新しい値を使用し、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記残差を計算するために前記第1のコンバイナにおいて前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値を使用する、カルマンフィルタ。 - 前記補正ユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の新しい値を第1のコンバイナに提供するように動作するスイッチユニットを含み、前記スイッチユニットは、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値を第1のコンバイナに提供するように動作する、請求項29に記載のカルマンフィルタ。
- 前記インターフェースが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が前記インターフェースで利用可能である実行サイクル中に新しい値フラグを発生させ、前記スイッチユニットが、前記各実行サイクル中に前記残差を計算するのに前記プロセス変数計測信号の新しい値又は前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値のいずれかを前記第1のコンバイナに提供するために新しい値フラグを使用する、請求項30に記載のカルマンフィルタ。
- 前記ゲインユニットが前記残差に前記ゲイン値を乗算して、前記補正信号を生成し、前記ゲインユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に新しいゲイン値を求め、前記ゲインユニットが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に以前に計算されたゲイン値を用いる、請求項31に記載のカルマンフィルタ。
- 前記ゲインユニットがカルマンゲイン値を求める、請求項32に記載のカルマンフィルタ。
- 前記補正ユニットが、前記最初のプロセス変数推定を前記プロセス変数計測信号の単位と整合するように変換する変換ユニットを含み、前記補正ユニットの第1のコンバイナが、前記残差を、前記受信したプロセス変数計測信号と前記変換された最初のプロセス変数推定の差として計算することによって前記受信したプロセス変数計測信号を前記最初のプロセス変数推定と組み合わせる、請求項29に記載のカルマンフィルタ。
- 前記プロセスモデルが、前記最初のプロセス変数推定を生成するのにむだ時間を伴うプロセスをモデリングするための遅延ユニットを含む、請求項29に記載のカルマンフィルタ。
- その数の実行サイクルの各々中にプロセス変数推定を生成することをコンピュータプロセッサ上で実行サイクルレートで実行するように適合されたカルマンフィルタであって、
一時的でないコンピュータ可読媒体に格納され、実行サイクルレートよりも低頻度にプロセス変数計測信号を受信し且つプロセスを制御するのに用いられる制御信号を受信することをプロセッサ上で実行するように適合された、インターフェースルーチンと、
前記一時的でないコンピュータ可読媒体に格納され、各実行サイクル中に前記制御信号を用いて最初のプロセス変数推定を生成することを前記プロセッサ上で実行するように適合された、プロセスモデリングルーチンと、
前記一時的でないコンピュータ可読媒体に格納され、残差を、受信したプロセス変数計測信号と前記最初のプロセス変数推定の差として計算すること及び補正信号を生成するために前記残差をゲイン値と組み合わせることを前記プロセッサ上で実行するように適合された、補正ルーチンと、
前記一時的でないコンピュータ可読媒体に格納され、前記最初のプロセス変数推定を前記補正信号と組み合わせて前記プロセス変数推定を生成することを前記プロセッサ上で実行するように適合された、コンバイナルーチンと、
を含み、前記補正ルーチンが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に、前記残差を、前記プロセス変数計測信号の新たに受信した値と前記最初のプロセス変数推定の差として計算すること、及び前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に、前記残差を、前記プロセス変数計測信号の以前に受信した値と前記最初のプロセス変数推定の差として計算することを実行する、
カルマンフィルタ。 - 前記補正ルーチンが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の新しい値をさらなるコンバイナルーチンに提供するように動作するスイッチングルーチンを含み、前記スイッチングルーチンが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に前記残差を計算するために前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値を前記さらなるコンバイナルーチンに提供するように動作する、請求項36に記載のカルマンフィルタ。
- 前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中にインターフェースルーチンが新しい値フラグを発生させ、前記スイッチングルーチンが、前記各実行サイクル中に前記残差を計算するのにさらなるコンバイナルーチンに前記プロセス変数計測信号の新しい値又は前記プロセス変数計測信号の最新の受信した値のいずれかを提供するために新しい値フラグを使用する、請求項37に記載のカルマンフィルタ。
- 前記補正ルーチンが前記残差に前記ゲイン値を乗算して、前記補正信号を生成し、前記補正ルーチンが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能である実行サイクル中に新しいゲイン値を求め、前記補正ルーチンが、前記プロセス変数計測信号の新しい値が利用可能ではない実行サイクル中に以前に計算されたゲイン値を用いる、請求項36に記載のカルマンフィルタ。
- 前記補正ルーチンが、前記最初のプロセス変数推定を前記プロセス変数計測信号の単位と整合するように変換することによって、残差を、前記受信したプロセス変数計測信号と前記最初のプロセス変数推定の差として計算すること、及び前記残差を、前記受信したプロセス変数計測信号と前記変換された最初のプロセス変数推定の差として計算することを含む、請求項36に記載のカルマンフィルタ。
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