KR970707474A - 데드타임 우세 프로세스, 다변수 상호작용 프로세스, 시변 동특성을 가지는 프로세스를 제어하기 위한 가변구간 예측기 - Google Patents

Abstract

가변구간 예측기(VHP)는 프로세스 제어 루프내의 데드타임, 측정된 왜란, 시변동특성을 보상한다. 이 VHP 는 프로세스 모델, 비정정 예측벡터부, 예측정정부, 정정 예측 벡터부와 구간 선택부(54)로 구성된다. 상기 VHP는 제어기 출력신호를 프로세스 모델에 인가하여 비정정 예측 벡터부내에 저장된 예측 벡터를 형성하고 예측 구간에 대해 프로세스 출력신호를 예측한다. 상기 예측은 예측 정정부에 의해 정정되며 예측 정정부는 예측벡터를 프로세스 출력신호와 비교한다. 그후 정정예측 벡터는 정정 예측 벡터부내에 저장된다. 구간 선택부는 예측 벡터의 일부를 분리하여 서브벡터를 형성하고 서브벡터를 오차 벡터 계산기에 공급하여 제어기에 인가되는 오차 신호를 형성하도록 한다. 다변수 상호작용 제어 시스템은 복수의 VHP와 복수의 루프간 보상기를 복수의 제어입력과 복수의 제어출력을 가지는 프로세스에 연결시킴으로써 구현한다.

Description

데드타임 우세 프로세스, 다변수 상호작용 프로세스, 시변 동특성을 가지는 프로세스를 제어하기 위한 가변구간 예측기

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제5도는 본 발명인 가변 구간예측기를 가지는 제어루프를 나타내는 블록도, 제6도는 2개의 제어입력과 2개의 프로세스 출력을 가지는 제어하의 프로세스를 가지는 제어루프의 블록도.

Claims (31)

1. 제어하의 프로세스(46)와 제어기(44)를 가지는 제어루프(42) 내에서의 사용을 위한 가변 구간 예측기(41)에 있어서, 상기 제어기(44)는 제어신호를 공급하는 제어기 출력과 오차신호를 수신하는 제어기 입력을 가지며, 상기 프로세스(46)는 프로세스 변수를 제어하며 상기 제어신호를 수신하기 위해 제어기 출력에 연결되는 프로세스 입력과 상기 프로세스 변수를 대표하는 프로세스 출력신호를 제공하는 프로세스 출력을 가지며, 상기 가변 구간 예측기는, 상기 제어신호와 상기 제어신호에 기초한 모델 응답 신호를 제공하는 모델 응답출력을 수신하기 위해 제어기 출력에 연결된 모델 입력을 가지는 프로세스 모델(48)과; 상기 모델 응답신호를 수신하기 위해 상기 프로세스 모델(48)의 상기 모델 응답 출력에 연결된 모델 응답 입력과 예측 벡터를 제공하기 위한 예측 벡터 출력을 가지는 예측벡터부와(51); 상기 예측벡터를 수신하기 위해 상기 예측벡터부의 상기 예측벡터 출력에 연결된 예측벡터 입력과 상기 예측벡터의 선택된 서브벡터를 제공하기 위한 예측 서브벡터 출력을 가지며, 상기 예측벡터로부터 예측 서브벡터를 선택하는 구간 선택부(54)와; 상기 서브벡터를 수신하기 위해 상기 구간 선택부의 상기 서브벡터 출력에 연결된 서브벡터입력과 상기 제어기 입력에 연결된 오차 신호출력을 가지는 오차 스칼라/벡터 계산기(58)를 구비하며, 상기 예측벡터는 상기 프로세스 출력신호의 예측되는 미래 값을 포함하며, 상기 오차벡터 계산기는 설정 신호와 예측 서브벡터를 기초로 하여 오차신호를 생성시키는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 모델은 프로세스(46)의 왜란을 나타내는 왜란 신호를 수신하는 왜란 입력을 포함하며, 상기 모델 응답 신호는 상기 왜란 신호에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
3. 제1항에 있어서, 상기 예측 벡터부(51)는, 모델응답 출력으로부터 모델 응답신호를 수신하고, 상기 모델 응답신호와 이전의 정정 예측 벡터에 기초하여 비정정 예측 벡터를 형성하며 비정정 예측 벡터를 비정정 예측 벡터 출력에 제공하는 비정정 예측 벡터부와; 비정정 예측 벡터 입력부에서 상기 비정정 예측 벡터를 수신하고, 상기 프로세스 출력신호에 기초하여 상기 비정정 예측 벡터를 정정하며, 정정 예측 벡터를 정정 예측 벡터 출력에 제공하는 예측 정정부(50)와; 정정 예측 벡터 입력부에서 상기 정정 예측 벡터를 수신하며, 상기 비정정 예측 벡터부(49)내에 저장된 이전의 정정 예측 벡터를 상기 정정 예측 벡터로 갱신시키며, 상기 정정 예측 벡터인 상기 예측 벡터를 상기 예측 벡터 출력에 공급하는 정정 예측 벡터부(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
4. 제3항에 있어서, 상기 예측 정정부(50)는 예측 오차 입력을 가지며, 상기 예측 벡터부(51)는, 상기 프로세서 출력신호를 수시하는 제1입력과, 상기 프로세스 출력신호에 대응하는 상기 비정정 예측 벡터로부터 비정정 예측을 수신하는 제2입력과, 상기 프로세스 출력신호와 상기 비정정 예측 사이의 차를 나타내며 상기 예측 정정부(50)의 상기 예측 오차 입력에 연결된 예측 오차 신호를 공급하는 출력을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
5. 제4항에 있어서, 상기 예측 정정부(50)는 상기 비정정 예측 벡터내에 저장된 예측되는 미래 값에 상기 예측 오차 신호를 더하여 상기 정정 예측 벡터를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
6. 제1항에 있어서, 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(58)에 의해 제공되는 상기 오차신호는 오차 벡터로 이루어지며, 상기 가변 구간 예측기(41)는 상기 설정신호를 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(58)에 설정 벡터로서 공급하는 설정 출력을 가지는 설정부(59)를 더욱 구비하며, 상기 예측 서브 벡터, 상기 설정 벡터, 상기 오차 벡터는 각각 예측 값에 상당한 수를 저장하며, 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(58)는 상기 예측 서브벡터내에 저장된 대응 예측값과 상기 설정벡터 사이의 차를 계산함으로써 상기 오차 벡터를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
7. 제1항에 있어서, 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(58)에 의해 제공되는 상기 오차신호는 하나의 스칼라 값으로 이루어지며, 상기 가변 구간 예측기(41)는 상기 설정신호를 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(58)에 설정 벡터로서 공급하는 설정 출력을 가지는 설정부(59)를 더욱 구비하며, 상기 예측 서브 벡터왕, 상기 설정 벡터는 각각 예측 값에 상당한 수를 저장하며, 상기 오차 스칼라/벡터 계산기(8)는 상기 예측 서브벡터내에 저장된 대응 예측값과 상기 설정벡터 사이의 차의 가중 평균을 계산함으로써 하나의 스칼라 값을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 구간 예측기.
8. 프로세스 출력신호의 예측을 저장하는 복수의 요소를 가지는 예측 벡터를 제어기 출력 신호를 기초로 하여 형성하는 단계와; 설정신호의 예측을 저장하는 복수의 성분을 가지는 설정벡터와 상기 예측벡터를 기초로 하여 오차 신호를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기 입력에 공급되는 오차 신호를 형성하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 제어기 출력신호를 기초로 하여 예측 벡터를 형성하는 단계는, 상기 제어기 출력신호와 프로세스 모델을 기초로 하여 프로세스 모델 응답 벡터를 형성하는 단계와; 상기 프로세스 모델 응답 벡터와 상기 예측 벡터를 기초로 하여 예측 벡터를 갱신시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차신호 형성방법.
10. 제9항에 있어서, 예측 벡터를 초기화 하는 단계를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 예측 벡터를 초기화하는 단계는 상기 프로세스 출력 신호를 기초로 하여 상기 예측 벡터의 성분을 초기값으로 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차신호 형성방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 프로세서 모델은 상기 프로세스의입력에 인가되는 단위스텝 신호로 상기 프로세스 출력신호의 응답을 나타내는 성분을 가지는 입력 스텝 응답 벡터를 구비하며, 프로세스 모델 응답 벡터를 형성하는 단계는, 제어기 출력 신호내의 제어 신호 변화를 검지하는 단계와; 상기 입력 스텝 응답 벡터의 성분에 상기 제어신호 변화를 곱하여 프로세스 모델 응답 벡터를 형성시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 예측 벡터의 복수의 성분은 제1성분을 포하하며, 상기 예측 벡터를 갱신하는 단계는, 상기 예측 벡터내의 저장된 각 예측을 하나의 성분만큼 시프트시켜 어떤 주사에서의 예측이 다음 주사에 인접하는 하나의 주사를 나타내도록 하는 단계와, 상기 예측 벡터에 상기 프로세스 모델 응답 벡터를 더하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
14. 제8항에 있어서, 상기 프로세스 출력신호를 기초로 하여 상기 예측 벡터를 정정하는 단계를 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 예측 벡터를 정정하는 단계는, 상기 프로세스 출력신호의 실제 크기와 상기 프로세스 출력신호의 예측크기와의 예측차를 계산하는 단계와; 예측 차를 기초로 하여 상기 예측벡터의 성분을 조정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 예측벡터의 성분을 조정하는 단계를 상기 예측 벡터의 성분에 상기 예측 차를 더하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 예측벡터의 성분을 조정하는 단계는, 상기 예측차와 이전의 예측차 사이의 필터링된 예측차를 계산하는 단계와; 상기 예측 벡터의 성분에 상기 필터링된 예측차를 더하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
18. 제8항에 있어서, 상기 예측 벡터를 기초로 하여 상기 오차 신호를 계산하는 단계는, 상기 예측 벡터로부터 예측 서브 벡터를 선택하는 단계와; 상기 예측 서브 벡터와 상기 설정 벡터를 기초로 하여 상기 오차 신호를 계산하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 예측 서브 벡터를 선택하는 단계는 상기 프로세서의 데드타임을 기초로 하여 상기 예측 벡터로부터 예측 서브 벡터를 선택하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
20. 제8항에 있어서, 상기 예측 벡터를 기초로 하여 상기 오차 신호를 계산하는 단계는 상기 설정 벡터의 대응 성분으로부터 상기 예측 벡터의 각 성분을 감산하여 상기 오차 신호로 이루어지는 오차 벡터를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
21. 제8항에 있어서, 상기 예측벡터를 기초로 하여 상기 오차 신호를 계산하는 단계는, 상기 설정 벡터의 대응 성분으로부터 예측벡터의 각각의 성분을 감산하여 오차벡터를 형성하는 단계와; 상기 오차벡터의 각 성분에 대응 가중 인자를 곱하여 복수의 가중 예측을 형성하고, 상기 가중 예측을 합하여 오차 신호로 이루어지는 상기 오차 스칼라를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
22. 제8항에 있어서, 제어기 출력신호를 기초로 하여 예측 벡터를 형성하는 단계는, 제어기 출력신호, 왜란 신호, 프로세스 모델을 기초로 하여 프로세스 모델 응답 벡터를 형성하는 단계와; 상기 프로세스 모델 응답 벡터와 상기 예측 벡터를 기초로 하여 상기 예측 벡터를 갱신하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 프로세스 출력신호의 응답을 상기 프로세스의 입력에 인가되는 단위 스텝 신호로 나타내는 성분을 가지는 입력 스텝 응답 벡터와 상기 프로세스 출력신호의 응답을 상기 프로세스에 인가되는 단위 스텝 왜란으로 나타내는 성분을 가지는 왜란 스텝 응답 벡터를 구비하며, 프로세스 모델 응답 벡터를 형성하는 단계는, 제어기 출력 신호내의 제어신호 변화를 검지하는 단계와; 상기 입력 스텝 응답 벡터의 성분에 상기 제어 신호 변화를 곱하여 입력 변화벡터를 형성하는 단계와; 왜란 변화를 검지하는 단계와; 상기 왜란 스텝 응답 벡터의 성분에 상기 왜란 변화를 곱하여 왜란 변화 벡터를 형성하는 단계와; 상기 입력 변화 벡터와 상기 왜란 변화 벡터를 더하여 상기 프로세스 모델 응답 벡터를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 오차 신호 형성 방법.
24. p개의 피드백 제어기(64와66)와 협력하여 p개의 프로세스 입력과 q개의 프로세스 출력(단, p≥2, q≥2)를 가지는 프로세스(62)를 제어하는 장치에 있어서, 각각의 피드백 제어기는, 상기 p개의 프로세스 입력의 각각이 제어기 출력과 연결되도록 제어신호를 상기 p개의 프로세스 입력 중의 하나에 공급하는 제어기 출력과 오차 입력을 가지며, 상기 q개의 프로세스 출력의 각각의 소망의 출력을 나타내는 q개의 설정 신호가 마련되며, 상기 장치는. 각각이 유일한 제어기 출력에 연결되는 p개의 예측 입력과, 프로세스 출력의 예측되는 미래값을 나타내는 예측 출력신호를 공급하여 q개의 프로세스 출력이 각각 예측되도록 하는 예측 출력을 각각 가지는 q개의 예측부(68와70)와; 예측부의 예측 출력에 연결되는 제1입력과, 상기 예측부에 의해 예측되는 상기 프로세스 출력에 대응하는 설정신호를 수신하도록 구성된 제2입력과, 상기 예측 출력 신호와 상기 설정신호 사이의 차를 대표하는 오차 신호를 제공하는 출력을 각각 구비하는 q개의 설정오차 가산기(72와78)와; 오차 신호를 수신하는 입력과 스케일링된 오차 신호를 제공하는 출력을 각각 가지는 p×(q-1) 루프간 보상기(80과82)와;유일한 오차 신호를 수신하도록 구성된 제1입력과, 유일한 스케일링된 오차신호를 수신하도록 각각 구성된 q-1개의 상호 입력과, 합성 오차 신호를 각각의 제어기 입력에 제공하기 위한 제어입력에 연결된 합성오차 출력을 각각 구비하는 p개의 합성오차 가산기(74와76)를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어장치.
25. 제24항에 있어서, 각 예측부(68과 70)는 상기 예측부에 의해 예측되는 상기 프로세스 출력신호에 대응하는 상기 프로세스 출력에 연결된 입력을 포함하며, 상기 예측부는 상기 프로세스 출력신호를 기초로 하여 상기 예측 출력신호를 정정하는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어장치.
26. 제24항에 있어서, 각 예측부(68과70)은 프로세스(62)의 왜란을 나타내는 왜란 신호를 수신하는 왜란 입력을 포함하며, 각 예측부(68과70)의 예측 출력신호는 상기 제어신호와 상기 왜란 신호를 기초로 한 것을 특징으로 하는 프로세스 제어장치.
27. 제1피드백 제어기의 제1제어기 입력에 제공되는 합성오차 신호를 형성하는 방법에 있어서, 상기 제1피드백 제어기는 제1제어신호를 프로세스의 제1프로세서 입력에 공급하여 상기 제1제어신호가 프로세스의 제1프로세스 출력신호와 제2프로세스 출력신호에 영향을 끼치도록 하여 제2피드백 제어기는 제2제어신호를 상기 프로세스의 제2프로세스 입력으로 공급하여 상기 제2제어신호가 상기 프로세스의 상기 제1프로세스 출력신호와 제2프로세스 출력신호에 또한 영향을 끼치도록 하며, 상기 방법은, 상기 제1 및 제2제어신호를 기초로 하여 상기 제1프로세스 출력신호의 미래값을 대표하는 제1예측을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2제어신호를 기초로 하여 상기 제2프로세스 출력신호의 미래값을 대표하는 제2예측을 형성하는 단계와; 상기 제1예측과 제1설정신호를 기초로 하여 제1오차신호를 계산하는 단계와; 상기 제2예측과 제2설정신호를 기초로 하여 제2오차신호를 계산하는 단계와; 상기 제2오차신호에 스케일링 인자를 곱하여 제2스케일링된 오차신호를 형성하는 단계와; 상기 제2스케일링된 오차신호에 상기 제1오차신호를 더하여 합성 오차 신호를 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 합성 오차 신호 형성 방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 제1예측 및 제2예측은 각각 프로세서의 왜란을 나타내는 왜란 신호에 또한 기초하는 것을 특징으로 하는 합성 오차 신호 형성 방법.
29. 제1피드백 제어기의 제1제어기 입력에 제공되는 합성오차 신호를 형성하는 방법에 있어서, 상기 제1피드백 제어기는 제1제어신호를 프로세스의 제1프로세스 입력에 공급하여 상기 제1제어신호가 상기 프로세스의 제1프로세스 출력신호와 제2프로세스 출력신호에 영향을 끼치도록 하며, 제2피드백 제어기는 제2제어신호를 프로세스의 제2프로세스 입력에 공급하여 상기 제2제어신호가 상기 프로세스의 상기 제1프로세스 출력신호와 상기 제2프로세스 출력신호에 또한 영향을 끼치도록 하며, 상기 방법은, 상기 제1 및 제2제어신호를 기초로 하여 상기 제1프로세스 출력신호의 예측을 저장하는 복수의 성분을 가지는 제1예측 벡터를 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2제어신호를 기초로 하여, 상기 제2프로세스 출력신호의 예측을 저장하는 복수의 성분을 가지는 제2예측벡터를 형성하는 단계와; 상기 제1예측벡터와 제1설정벡터를 기초로 하여 제1오차벡터를 계산하는 단계와; 상기 제2예측벡터와 제2설정벡터를 기로초 하여 제2오차 벡터를 계산하는 단계와; 상기 제2예측벡터의 각 성분에 스케일링 인자를 곱하여 제2스케일링된 오차벡터를 생성시키는 단계와; 상기 제1오차벡터의 성분에 상기 제2스케일링된 오차 벡터의 대응 성분을 더하여 합성오차 벡터를 형성하는 단계와; 상기 합성 오차 벡터로부터 상기 합성 오차신호를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 합성 오차 신호 형성방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 합성 오차 벡터로부터 합성 오차 신호를 형성하는 단계는 합성 오차 벡터의 모든 성분의 가중 평균을 계산하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 합성 오차 신호 형성방법.
31. 제29항에 있어서, 상기 제1예측 벡터와 상기 제2예측 벡터는 각각 프로세스의 왜란을 나타내는 왜란 신호를 또한 기초로하는 것을 특징으로 하는 합성 오차 신호 형성방법.

    ※ 참고사항 ; 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.