RU2280270C2 - Способ оперативной калибровки - Google Patents

Способ оперативной калибровки Download PDF

Info

Publication number
RU2280270C2
RU2280270C2 RU2003104831/09A RU2003104831A RU2280270C2 RU 2280270 C2 RU2280270 C2 RU 2280270C2 RU 2003104831/09 A RU2003104831/09 A RU 2003104831/09A RU 2003104831 A RU2003104831 A RU 2003104831A RU 2280270 C2 RU2280270 C2 RU 2280270C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quality
prediction
model
deviation
stage
Prior art date
Application number
RU2003104831/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003104831A (ru
Inventor
Вим ХУПКЕС (NL)
Вим ХУПКЕС
Фредерик ВИЕЛЬ (NL)
Фредерик ВИЕЛЬ
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of RU2003104831A publication Critical patent/RU2003104831A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2280270C2 publication Critical patent/RU2280270C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265Adaptive 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
    • G05B13/027Adaptive 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 neural networks only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к автоматической оперативной калибровке моделей ввода-вывода. Техническим результатом является повышение точности и надежности предсказания качества для улучшения характеристик любой схемы управления качеством. Способ содержит: сбор исходных данных процесса, обработку собранных данных с помощью математической модели для получения предсказания качества, обработку этого предсказания с помощью независимых динамических передаточных функций для создания двух промежуточных сигналов, сохранение этих сигналов в зависимости от времени, извлечение во время реального и проверенного измерений качества из ранее абсолютной минимальной и максимальной величин двух промежуточных сигналов за период времени, вычисление отклонения как разности между действительным и достоверным измерением и зоной, заключенной между полученным возможным минимальным и максимальным предсказанием, и повторения этих стадий, если абсолютная полученная величина отклонения равна 0, или, если абсолютная полученная величина отклонения больше 0. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Данное изобретение относится к автоматической оперативной калибровке моделей ввода-вывода.
В системах управления процессами известно использование одного или нескольких так называемых вычислителей параметров качества (называемые в последующем QE) для предсказания в реальном времени ключевых параметров качества и/или свойств процесса (обычно называемых выходными данными) на основании доступных исходных данных измерения процесса (обычно называемых входными данными). Таким образом, вычислитель параметров качества является по существу математическим процессом ввода-вывода, выполняемым для предсказания релевантных величин процесса.
Обычно вычислители параметров качества идентифицируются собираемыми данными процесса. Для получения полезного значения в реальном времени, вычислитель параметров качества необходимо калибровать с использованием статистических измерительных данных процесса, которые можно получать оперативно или не оперативно, в зависимости от типа процесса и/или типа конкретного измерения с целью минимизации или предпочтительно исключения любых отклонений прогнозируемого качества. Вычислители параметров качества предпочтительно используют в ситуациях, которые допускают редко выполняемые и/или отложенные измерения параметров качества изделия. Это может иметь место, например, когда время, необходимое для получения измеренной величины, является довольно длительным, или когда способ измерения является относительно дорогостоящим.
Имеется ряд трудностей в процессе оперативной калибровки вычислителя параметров качества, таких как появление изменяющихся или неопределенных интервалов задержки процесса/измерений и динамики между введением данных в вычислитель и измеряемыми параметрами качества, а также возникновение эффекта, обычно называемого изменением коэффициента усиления процесса, т.е. отклонения в соотношении между вводами и выводами.
Для борьбы с этими нежелательными ситуациями обычно калибруют вычислитель параметров качества, когда процесс, для которого он применяется, находится в так называемом уравновешенном режиме, т.е. в состоянии, когда среда процесса является равномерной и постоянной по составу, состоянию и скорости на входе и выходе операции. Хотя такая калибровка дает хорошие результаты относительно системы, подлежащей наблюдению, она все же рассматривается как неоптимальная, поскольку не используется доступная динамическая информация. Это объясняется тем, что калибровка откладывается до достижения процессом точки уравновешенной работы. Кроме того, необходим детектор уравновешенного состояния для определения момента начала калибровки.
Было установлено, что указанные недостатки можно минимизировать или устранить при применении способа согласно данному изобретению, который является способом выполнения в реальном времени автоматической оперативной калибровки. Надежный вычислитель параметров качества (RQE) согласно данному изобретению обеспечивает более точное и надежное предсказание качества, которое улучшает характеристики любой схемы управления качеством, в которой он применяется. Например, он улучшает характеристики предиктивного контроллера с линейной моделью, когда процесс таков, что коэффициенты усиления в уравновешенном режиме и/или динамические характеристики (такие как время запаздывания) между изменяемыми переменными и управляемым качеством изменяются непредсказуемым образом внутри определенных заданных границ. Кроме того, его можно также использовать для обеспечения управления с обратной связью любого процесса, изменяющегося по сложному динамическому закону.
Поэтому данное изобретение относится к способу автоматической оперативной калибровки модели процесса для предсказания в реальном времени качества процесса на основании исходных измерительных данных процесса, при этом способ содержит:
a) сбор исходных данных процесса,
b) обработку данных, собранных на стадии а), с помощью модели процесса для получения предсказания качества,
c) обработку этого предсказания с помощью динамических передаточных функций для создания тем самым двух промежуточных сигналов,
d) сохранение двух промежуточных сигналов, полученных на стадии с), в виде функции времени, определенной ранее,
e) извлечение во время реального и проверочного измерений качества определенных ранее абсолютной минимальной и абсолютной максимальной величин двух промежуточных сигналов в период времени, соответствующий заданному минимальному и максимальному времени задержки, причем указанные величины определяют возможную минимальную и максимальную величину предсказания параметра качества,
f) вычисление отклонения как разности между действительным и проверочным измерением и зоной, заключенной между возможным минимальной и максимальной величинами предсказания, полученным на стадии е),
g) переход на стадию i), если абсолютная величина отклонения, полученная на стадии f) равна 0, или же переход на стадию h), если абсолютная величина отклонения, полученная на стадии f), больше 0,
h) введение отклонения в модель процесса, и
i) повторение стадий а)-h).
Модель процесса, которую калибруют с помощью способа согласно изобретению является подходящей так называемой параметрической моделью ввода-вывода, которая получена не оперативно из данных предыстории процесса и измерения качества. Примерами такой модели являются множественная линейная регрессия, описанная, например, в "Introduction to linear regression analysis", Montgomery and Peck, John Wiley & Sons, 1992, линейная динамическая модель (в области преобразования по Лапласа), описанная, например, в "Linear Systems", Keilath, Prentice-Hall, Information & Systems sciences series, 1980, и нейронная сеть с функцией радиального смещения (необязательно, с функцией Гаусса), описанная, например, Т.Poggio and F.Girosi "Network for approximation and learning". The Proceedings of the IEEE, 78(90: 1485-1497, сентябрь 1990. В зависимости от характера применяемой модели процесса и типа принимаемых данных исходных материалов, специалисты в данной области техники могут выбрать тип модели процесса для оценки качества, наиболее подходящий для поставленной цели.
Ниже приводится подробное описание способа согласно данному изобретению со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает функциональную блок-схему варианта выполнения способа согласно данному изобретению;
фиг.2 - график, иллюстрирующий различные этапы способа согласно данному изобретению;
фиг.3 - упрощенную графическую схему дистилляционной колонны, управляемой с помощью вычислителя параметров качества;
фиг.4 - динамические характеристики минимальной и максимальной величины ожидаемого качества после выполнения стадии изменения заданного параметра процесса;
фиг.5 - улучшенную операцию дистилляции до и после включения оперативного вычислителя параметров качества в контур управления.
На фиг.1 показана модель 1 процесса, имеющая вход для исходных данных 2 процесса. Модель 1 процесса выдает оценочное значение 11 параметра качества, которое используется в качестве ввода для контроллера 12, который может управлять, например, клапаном (не изображен). На фиг.1 показан также модуль 3, в котором выполняются стадии (с) и (d). Кроме того, показан модуль 5 достоверности, который проверяет достоверность действительного измерения 4 качества, для получения действительного и проверочного измерения 6 параметра качества. На основе входного сигнала из модуля (3) и действительного и проверочного измерения 6 качества в модуле 7 вычисляется отклонение. Если отклонение больше 0, как описано на стадии (g), то отклонение 8 используется для калибровки модели 1 процесса, предпочтительно с использованием фильтра 9 Калмана.
Сбор исходных данных 2 процесса, подлежащих использованию в способе согласно данному изобретению можно осуществлять с помощью методов, известных из уровня техники. В технике управления процессами принято измерять данные 2 в нескольких точках в течение определенного периода времени. Например, в операциях очистки обычно измеряют рабочие параметры, такие как температура, давление и поток, в частых интервалах или даже непрерывно, и их можно сохранять и обрабатывать многими способами, известными для специалистов в данной области техники.
Для получения значения 11 предсказания качества на основе собранных исходных данных 2 процесса, они используются на стадии (b) в указанной модели 1 процесса. Таким образом, стадия (b) является стадией предсказания качества.
Стадия (с) является существенной стадией способа для автоматической оперативной калибровки. Ниже приводится описание этой и других стадий со ссылкой на фиг.2. На этих стадиях возможно вычисление минимального и максимального значений предсказания во время выполнения действительных и проверочных измерений качества. Стадию (с) предпочтительно выполняют с помощью применения двух динамических передаточных функций (так называемых неопределенных динамических характеристик) для получения значения 11 предсказания параметра качества (в реальном времени без задержки), с образованием двух промежуточных сигналов. Предпочтительно применяют две или более независимые динамические передаточные функции. Динамические передаточные функции являются хорошо известным инструментарием для специалистов в данной области техники и описаны, например, в "Linear Systems", Keilath, Prentice-Hall, Information & Systems sciences series, 1980. На стадии (d) эти промежуточные сигналы 20, 21 сохраняют в качестве функции времени определенной ранее. Это приводит по существу к образованию зоны 22 (неопределенности), в которой должен быть расположен действительный измерительный параметр процесса и которая становится очень узкой при достижении ситуации 23, 24 уравновешенного состояния. Зону 22 неопределенности в ситуации неуравновешенного состояния можно сократить в линию, соответствующую событию, в котором независимые динамические передаточные функции являются идентичными (эта ситуация на фиг.2 не показана). Возможное так называемое минимальное и максимальное предсказание получают посредством вычисления ранее определенных абсолютных минимальных величин 27 и максимальных величин 28 этих двух промежуточных сигналов 20, 21 в период времени, соответствующий минимальному (25) и максимальному (26) заданному времени задержки. Время задержки является функцией виртуального расположения вычислителя параметров качества относительно положения, в котором измеряется действительное качество, времени для измерения действительного качества и других условий процесса, например, скорости потока и задержки перегоняемой жидкости в колонне. Время задержки может быть легко определено специалистами в данной области техники. На основании таких входных данных максимальное (26) и минимальное (25) время задержки определяется как представляющее период времени ранее определенного процесса, в котором на стадии (f) сравнивают величины действительного и проверочного измерений (29→29') с зоной 22 предсказываемого качества и с конкретными возможными минимальными (27) и максимальными (28) величинами качества.
Перед достижением ситуации уравновешенного состояния зона 22 может быть очень широкой. Системы согласно уровню техники калибруют только во время уравновешенного состояния или же имеется опасность неправильной калибровки в случае, когда величины действительных и проверочных измерений качества находятся внутри указанной зоны. Однако способ согласно данному изобретению специально выполнен с возможностью калибровки только тогда, когда действительные и проверочные измерения (29) качества находятся вне зоны 22 неопределенности, исключая тем самым нестабильности в контуре обратной связи. Способ калибровки согласно данному изобретению предпочтительно можно применять в условиях уравновешенного и неуравновешенного состояния.
На стадии (е) способа согласно данному изобретению выполняют часть процесса калибровки посредством вычисления отклонения 30 (так называемой ошибки предсказания) в виде интервала между действительным и достоверным измерением (29') и зоной 22, заключенной между возможным минимальной величиной (27) и максимальной величиной (28) предсказания параметра качества, полученным из предыдущих вычислений.
Действительное и затем проверочное измерение (29) качества может быть оперативным и неоперативным измерением качества. Качество, подлежащее измерению, может быть свойствами потоков процесса или продуктов, такими, например, как вязкость, коэффициент вязкости, давление пара, температура кипения, температура прозрачного состояния и температура помутнения, плотность, октановое число и цетановое число, и информация о составе, такая, например, как содержание серы, содержание ароматических соединений, содержание бензола и содержание олефина, измеряемые с частыми интервалами или даже постоянно с использованием оперативной или неоперативной аналитической аппаратуры. Эта аппаратура может измерять свойства непосредственно с использованием, например, оперативных анализаторов вязкости, анализаторов GLC (газожидкостная хромотография) или NMR (ядерный магнитный резонанс). Качество можно измерять также опосредованно с использованием способов предсказания в диапазоне ближнего инфракрасного излучения, описанных, например, в ЕР-А-285281, для измерения октанового числа.
На стадии (g) определяют пригодность для целей калибровки значений действительного и проверочного измерений параметра качества. Только измерения 29' качества, которые находятся вне зоны 22 неопределенности, можно использовать для калибровки модели. Другими словами, если вычисление указанного выше отклонения 30 показывает, что абсолютная величина полученного отклонения равна 0, то это означает, что если величины достоверного и проверочного измерений качества находится внутри зоны 22 неопределенности, или более точно, между минимальными (27) и максимальными (28) возможными величинами параметра качества, то найденное отклонение нельзя использовать для ввода в процесс калибровки, однако система продолжает повторять стадии, выполняемые до этого, поскольку нет необходимости в настройке системы. Однако если вычисленное отклонение 30 показывает, что абсолютная величина отклонения 30 больше 0, как показано на фиг.2, то полученное отклонение 30 вводят в модель процесса на стадии (h) и повторяют предыдущие стадии (стадия i). Результатом этого является создание модифицированной, более точной модели предсказания процесса, которая служит затем в качестве основы для дальнейших модификаций в зависимости от уровня отклонения, наблюдаемого во время хода процесса калибровки.
Стадию (h) предпочтительно выполняют так, что включение отклонения 8 в модель 1 процесса выполняется с использованием фильтра 9 Калмана (смотри фиг.1). Результатом выполнения таким образом стадии (h) является то, что отклонение можно включить в модель процесса посредством регулирования ее линейных параметров, за счет чего обновляется полоса предсказания и улучшается модель процесса. Использование фильтра Калмана является хорошо известным для операций управления качеством. Более подробные сведения содержатся в "Stochastic Processes and Filtering Theory", Jazwinsky (Academic Press, Mathematics and Science and Engineering, том 64, 1970). Поскольку фильтры Калмана являются по существу оптимальными стохастическими фильтрами, то они отфильтровывают или даже исключают флуктуации измеряемого качества, что делает их очень подходящими для использования в способе согласно данному изобретению.
Необходимо отметить, что использование фильтров Калмана не ограничивается операциями калибровки, которые выполняются в условиях неуравновешенного состояния, поскольку они также способны обеспечивать полезную информацию, когда процесс выполняется в условиях уравновешенного состояния.
Было установлено, что за счет комбинирования фильтра Калмана с процессом согласно данному изобретению можно получить даже более надежный способ управления. Использование фильтра Калмана имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что он повышает точность процесса оценки качества. В случае не получения действительного и проверочного значений измерения параметра качества, калибровка согласно стадиям е, f и g не выполняется. Система повторяет стадии а-d, пока не будут получены другие величины действительного и проверочного измерений параметра качества.
Процесс калибровки согласно данному изобретению можно экстраполировать на надежные многомерные предиктивные контроллеры для покрытия неопределенных динамических характеристик в модели управления для всех передаточных функций между изменяемыми переменными и управляемыми переменными.
Другим преимуществом способа согласно данному изобретению является то, что известна точность предсказания в реальном времени в любое время (через вычисляемую ошибку предсказания или отклонение 30). Это исключает необходимость дорогостоящего и экстенсивного измерения качества для целей подтверждения достоверности, как необходимо для обычных вычислителей параметров качества.
Примерами применения данного изобретения являются следующие процессы.
Процессы перегонки, в которых качество подлежит оценке с помощью вычислителей параметров качества, например, состава, вязкости или температуры кипения фракций, полученных при перегонке. Исходными данными процесса, собираемыми на стадии (а), могут быть скорости потоков, температура подаваемого материала и продукта, температуры дна колонны, верхние температуры, температуры системы, коэффициент опрокидывания потоков, циркуляционный расход топлива на испарение флегмы и производительность ребойлера. Примерами процессов перегонки являются первичная перегонка, вакуумная перегонка, отделение легких фракций, как например, деэтанизация, депропанизация, дебутанизация, разделение этена и этана, разделение пропена и пропана, разделение бутена и бутана.
Процессы преобразования, в которых качество, которое необходимо оценивать с помощью вычислителя параметров качества, является, например, качеством, например, состава или производительностью, вязкостью, плотностью, температурой кипения, октановым числом, цетановым числом, показателем текучести продукта, полученного в результате преобразования. Исходные данные процесса, собранные на стадии (а), могут быть скоростями потоков, составом подаваемого материала, плотностью, активностью катализатора или температурами. Примерами процессов преобразования являются процессы полимеризации, гидрокрекинг, жидкостный каталитический крекинг, гидрообработка, гидрогенезация, гидродесульфуризация, (гидро)депарафинизация, гидроизомеризация, риформинг или замедленное коксование.
В процессах смешивания качество, подлежащее измерению с помощью вычислителя параметров качества, может быть октановым числом или цетановым числом, вязкостью, коэффициентом вязкости, температурой кипения или составом. Исходными данными процесса, собираемыми на стадии (а), могут быть температуры различных подаваемых потоков или данные состава расположенных выше по потоку буферных баков.
Ниже приводится более подробное описание управления простым двухфракционным разделителем, показанным на фиг.3, для иллюстрации применения и преимуществ надежного вычислителя параметров качества согласно данному изобретению. На этой фигуре схематично показана дистилляционная колонна 33, снабженная питателем 34 и выходным каналом 31 верхнего продукта и нижним выходным каналом 35. Блок дополнительно снабжен конденсатором 36, верхним барабаном 38 и ребойлером 37. Имеются различные средства управления: средство 39 управления уровнем, средство 40 управления верхней температурой, средство 40 управления уровнем и средство 42 управления ребойлером. Действительный параметр качества верхнего продукта 31 измеряется с помощью непрерывного анализатора 32. Этот параметр качества может быть, например, конечной температурой кипения или содержанием примесей (количество тяжелого продукта в верхнем продукте).
Такой процесс перегонки воздействует, например, на стадии испытания на верхнюю температуру посредством изменения точки установки контроллера 40 верхней температуры, воздействующего на клапан 42 обратного потока. Качество, измеряемое анализатором 32, имеет некоторые динамические характеристики первого порядка с временем задержки. Время задержки образуется за счет транспортировки от верха колонны 33 к точке 32 анализа проб. Это время задержки зависит от количества производимого продукта и изменяется в соответствии с этим (что приводит к эффекту неопределенного времени задержки). Если рассматривать динамические характеристики, то медленные динамические характеристики возникают в случае, если задержка жидкости в верхнем барабане 38 является небольшой (в соответствии с низким уровнем), и наоборот (что приводит к эффекту неопределенных динамических характеристик). Таким образом, на динамические характеристики, включая время задержки, влияет контроллер 39 уровня на верхнем барабане 38. Из указанного выше можно определять минимальное и максимальное время задержки.
На фиг.4 показаны возможные ответы на эту испытательную стадию регулирования контроллера 40 верхней температуры. На оси у показано качество, измеренное анализатором 32. На оси х откладывается время. В момент времени (t1) выполняется стадия изменения температуры, как показано линией 51. Между минимальным временем 52 задержки и максимальным временем 53 задержки качество, измеряемое в анализаторе 32, начинает изменяться от качества 56 уравновешенного состояния в качество 57 следующего уравновешенного состояния. Между измерениями качества 56 и 57 уравновешенного состояния, качество, измеряемое в анализаторе 32, может изменяться между возможными минимальным (55) и максимальным (56) величинами предсказания качества. В ситуации, показанной на фиг.4 и не зависящей от типа контроллера (например, модели предиктивного контроллера), очень трудно обеспечить с помощью контроллера точное управление качеством, когда управляемой переменной является качество, измеряемое анализатором 32. Это объясняется изменяющимся временем задержки и неопределенными динамическими характеристиками между верхней температурой и качеством, измеряемым анализатором, как указывалось выше и как показано на фиг.4.
Указанный недостаток устраняется посредством оценки качества в верхней части колонны с помощью надежного вычислителя параметров качества (RQE) (43 на фиг.3), который оперативно калибруют в соответствии со способом согласно данному изобретению. Модель предсказания процесса этого надежного вычислителя параметров качества использует исходные измерения процесса, такие как основные температуры в колонне, давления и скорости потоков. Посредством управления процессом на основе качества, оцениваемого виртуальным анализатором (RQE) 43 вместо реального анализатора, удаляются из контура обратной связи все трудно разрешимые эффекты, такие как изменяющееся время задержки/динамические характеристики, обусловленные расположением точки отбора проб, и/или изменяющийся коэффициент усиления, обусловленный изменением рабочей точки. Реальный анализатор 32 в свою очередь поставляет действительные и проверяемые затем на достоверность измерения для надежной калибровки модели предсказания процесса, согласно данному изобретению. Таким образом, надежный вычислитель 43 параметров качества обеспечивает контроллер быстрым и точным предсказанием качества продукта.
Указанный способ был применен на практике в коммерческом разделителе бензола и толуола. В этом блоке перегонки бензол и толуол извлекают из экстракта с помощью перегонки. Целью производства является сохранение количества примеси толуола в бензоле ниже некоторого верхнего предела. При превышении этого верхнего порогового уровня продукт должен подвергаться вторичной обработке, что ведет к ограничению производительности. Коммерческий разделитель толуола и бензола был известен как колонна, трудно поддающаяся управлению. Колонна имела нелинейный отклик на управление. Оперативный анализатор, такой как показан на фиг.3, измерял качество верхнего продукта. Обычно непрерывному анализатору требовалось несколько минут для обнаружения изменений качества продукта. Таким образом, время реагирования этого анализатора зависело от скорости прохождения через колонну. Это означало, что анализатор был более медленным в распознавании изменений качества продукта при более медленных скоростях производства. Оригинальный, предиктивный контроллер со многими переменными (МРС) не был достаточно надежным относительно больших изменений времени задержки и нелинейностей процесса.
Затем контроллер МРС был модифицирован для управления предсказываемым качеством, т.е. использовался виртуальный анализатор или предиктивный анализатор 43 вместо реального анализатора 32 (см. фиг.3). Надежный вычислитель параметров качества обеспечивает раннее предсказание качества бензола без необходимости ожидания задержки транспортировки в верхней линии, а также задержки измерения, вызванной самим анализатором. Надежный вычислитель параметров качества периодически калибровали согласно данному изобретению на основании измерения оперативным анализатором, для согласования с любой нелинейностью/помехой процесса. На фиг.5 показано улучшение параметров - более надежное управление - после включения надежного вычислителя параметров качества в контур управления в день «155». На оси у нулевая величина соответствует желаемой или заданной величине. Изменения по оси у являются нормированными изменениями выходных данных анализатора 32. Из фиг.5 ясно следует, что изменения при выполнении управления качеством с помощью только анализатора 32, были намного больше, чем после дня «155», когда стал использоваться надежный вычислитель 43 параметров качества для управления качеством продукта 31. В точных цифрах установка для получения ароматических соединений производила примерно 640 тонн в день (200 ktpa) бензола. После включения надежного вычислителя параметров качества в контур управления, установка могла производить по меньшей мере 850 тонн в день (287 ktpa) бензола. Это привело к увеличению годовой производительности, несмотря на то, что установка была остановлена на 37 дней для выполнения больших плановых регламентных работ, а в конце года была вынуждена несколько сократить производство из-за отсутствия доступного сырья из нефтеперегонного завода.

Claims (7)

1. Способ автоматической оперативной калибровки модели процесса для предсказания в реальном времени качества процесса на основании исходных данных измерений процесса, содержащий:
a) сбор исходных данных процесса,
b) обработку данных, собранных на стадии а), с помощью модели процесса для получения величины предсказания качества,
c) обработку этой величины предсказания с помощью динамических передаточных функций для создания тем самым двух промежуточных сигналов,
d) сохранение двух промежуточных сигналов, полученных на стадии с), в зависимости от времени,
e) извлечение во время реального и проверочного измерений качества из ранее определенных абсолютной минимальной и максимальной величин двух промежуточных сигналов в период времени, соответствующий заданному минимальному и максимальному времени задержки, причем указанные величины определяют возможную минимальную и максимальную величину предсказания,
f) вычисление отклонения как разности между действительным и проверочным измерением и зоной, заключенной между возможным минимальной и максимальной величинами предсказания, полученными на стадии е),
g) переход на стадию i), если абсолютная величина отклонения, полученная на стадии f) равна 0, или же переход на стадию h), если абсолютная величина отклонения, полученная на стадии f), больше 0,
h) введение отклонения в модель процесса, и
i) повторение стадий а) -h).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модели используют модель множественной линейной регрессии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модели используют линейную динамическую модель.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модели используют нейронную сеть с функцией радиального отклонения.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на стадии h) используют фильтр Калмана для введения отклонения в модель процесса посредством регулирования ее линейных параметров с обновлением предсказания и улучшения модели процесса посредством самообучения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что фильтр Калмана используют на стадии h) в условиях неуравновешенного состояния процесса.
7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что предсказание на стадии (с) обрабатывают с помощью двух независимых динамических передаточных функций.
RU2003104831/09A 2000-07-19 2001-07-17 Способ оперативной калибровки RU2280270C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00306148 2000-07-19
EP00306148.8 2000-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003104831A RU2003104831A (ru) 2004-06-10
RU2280270C2 true RU2280270C2 (ru) 2006-07-20

Family

ID=8173132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003104831/09A RU2280270C2 (ru) 2000-07-19 2001-07-17 Способ оперативной калибровки

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20020019722A1 (ru)
EP (1) EP1301832B1 (ru)
JP (1) JP2004510222A (ru)
KR (1) KR100810952B1 (ru)
CN (1) CN1193279C (ru)
AU (1) AU2001289682A1 (ru)
CA (1) CA2418226C (ru)
DE (1) DE60106045T2 (ru)
RU (1) RU2280270C2 (ru)
WO (1) WO2002006905A2 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020019722A1 (en) * 2000-07-19 2002-02-14 Wim Hupkes On-line calibration process
CN1323336C (zh) * 2003-12-08 2007-06-27 西安交通大学 设备运行状态数据质量动态检测和保障方法
DE102004028557A1 (de) * 2004-06-15 2006-02-16 Abb Patent Gmbh Verfahren und System zur Zustandsbewertung von wenigstens einem Achsgelenk
US20050283096A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 Bloorview Macmillan Children's Centre, A Corp. Registered Under The Ontario Corporations Act Apparatus and method for detecting swallowing activity
JP4375143B2 (ja) * 2004-07-06 2009-12-02 株式会社日立製作所 動画像符号化装置
US20060095312A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 International Business Machines Corporation Method, system, and storage medium for using comparisons of empirical system data for testcase and workload profiling
EP1674553A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-28 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Altering properties of fuel compositions
US20060156619A1 (en) * 2004-12-24 2006-07-20 Crawshaw Elizabeth H Altering properties of fuel compositions
EP1674552A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-28 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Fuel compositions
US7451004B2 (en) 2005-09-30 2008-11-11 Fisher-Rosemount Systems, Inc. On-line adaptive model predictive control in a process control system
US7738975B2 (en) * 2005-10-04 2010-06-15 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Analytical server integrated in a process control network
US8036760B2 (en) * 2005-10-04 2011-10-11 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Method and apparatus for intelligent control and monitoring in a process control system
US7444191B2 (en) * 2005-10-04 2008-10-28 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Process model identification in a process control system
CN101611118B (zh) * 2006-11-07 2013-11-20 沙特阿拉伯石油公司 最大化由石油给料的丙烯生产的苛刻流化床催化裂化工艺的先进控制
US7970482B2 (en) * 2007-08-09 2011-06-28 Honeywell International Inc. Method and system for process control
US9323234B2 (en) 2009-06-10 2016-04-26 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Predicted fault analysis
US8571696B2 (en) * 2009-06-10 2013-10-29 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Methods and apparatus to predict process quality in a process control system
CN101859103B (zh) * 2010-06-02 2012-07-25 清华大学 催化裂化反应深度在线计算和自适应非线性预测控制方法
US9151769B2 (en) * 2010-07-02 2015-10-06 Idexx Laboratories, Inc. Automated calibration method and system for a diagnostic analyzer
CN102890452B (zh) * 2012-10-11 2014-11-26 西北工业大学 基于可变测量数最大信息量-可信度准则的飞行器建模方法
CN113358825B (zh) * 2021-06-02 2023-03-24 重庆大学 一种带同化算法的室内空气质量检测器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61248104A (ja) * 1985-04-26 1986-11-05 Nissan Motor Co Ltd マニピユレ−タの制御装置
FR2611911B1 (fr) 1987-02-27 1989-06-23 Bp France Procede de determination directe d'un indice d'octane
US5282261A (en) * 1990-08-03 1994-01-25 E. I. Du Pont De Nemours And Co., Inc. Neural network process measurement and control
US5687077A (en) * 1991-07-31 1997-11-11 Universal Dynamics Limited Method and apparatus for adaptive control
SE9304246L (sv) * 1993-12-22 1995-06-23 Asea Brown Boveri Förfarande vid övervakning av multivariata processer
US5646870A (en) * 1995-02-13 1997-07-08 Advanced Micro Devices, Inc. Method for setting and adjusting process parameters to maintain acceptable critical dimensions across each die of mass-produced semiconductor wafers
JPH11500667A (ja) * 1995-02-24 1999-01-19 ボード オブ リージェンツ,ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム 単極パルス式溶接品質制御および検証
US5884685A (en) * 1995-03-29 1999-03-23 Nippon Steel Corporation Quality prediction and quality control of continuous-cast steel
US5933345A (en) * 1996-05-06 1999-08-03 Pavilion Technologies, Inc. Method and apparatus for dynamic and steady state modeling over a desired path between two end points
JPH09304376A (ja) * 1996-05-10 1997-11-28 Nkk Corp コークス強度予測装置
US5859964A (en) * 1996-10-25 1999-01-12 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for performing real time data acquisition, process modeling and fault detection of wafer fabrication processes
US5918191A (en) * 1997-03-11 1999-06-29 Certified Measurements, Inc. System and method for managing data for an equipment calibration laboratory
US6635224B1 (en) * 1998-10-30 2003-10-21 General Electric Company Online monitor for polymer processes
US6532428B1 (en) * 1999-10-07 2003-03-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for automatic calibration of critical dimension metrology tool
DE69910800T2 (de) * 1999-12-23 2004-06-17 Abb Ab Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes einer einzelnen Maschine
US20020019722A1 (en) * 2000-07-19 2002-02-14 Wim Hupkes On-line calibration process

Also Published As

Publication number Publication date
CN1193279C (zh) 2005-03-16
CN1443317A (zh) 2003-09-17
AU2001289682A1 (en) 2002-01-30
US20030158680A1 (en) 2003-08-21
EP1301832A2 (en) 2003-04-16
US20020019722A1 (en) 2002-02-14
EP1301832B1 (en) 2004-09-29
KR100810952B1 (ko) 2008-03-10
WO2002006905A2 (en) 2002-01-24
DE60106045T2 (de) 2006-02-09
CA2418226C (en) 2011-09-20
KR20030019593A (ko) 2003-03-06
US7359830B2 (en) 2008-04-15
DE60106045D1 (de) 2004-11-04
JP2004510222A (ja) 2004-04-02
WO2002006905A3 (en) 2002-05-16
CA2418226A1 (en) 2002-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2280270C2 (ru) Способ оперативной калибровки
Thornhill et al. Refinery-wide control loop performance assessment
Fortuna et al. Soft sensors for product quality monitoring in debutanizer distillation columns
KR100518292B1 (ko) 공정 제어 시스템
CN105229627A (zh) 用于确定产品流或处理流的属性的系统、方法和设备
JPH07507894A (ja) モデル生産物性質推定値を改良するためのシステムおよび方法
Moghadasi et al. A machine learning‐based operational control framework for reducing energy consumption of an amine‐based gas sweetening process
CN113420500B (zh) 智能常减压系统
Macias et al. A method for predicting quality of the crude oil distillation
Yan et al. Generalization and comparative studies of similarity measures for Just-in-Time modeling
WO2017062416A1 (en) Hybrid analyzer for fluid processing processes
Falkowski et al. Nested NARIMA model of the atmospheric distillation column
Blevins et al. Wireless model predictive control applied for dividing wall column control
Macías‐Hernández et al. Applications of evolving intelligent systems to oil and gas industry
Wojsznis et al. Model predictive control with event driven operation
Shardt et al. Advanced Soft-Sensor Systems for Process Monitoring, Control, Optimisation, and Fault Diagnosis
CN114706311B (zh) 一种多变量控制系统的控制方法
Salvatore et al. Design and implementation of a neural network based soft sensor to infer sulfur content in a brazilian diesel hydrotreating unit
Welz et al. Validation of a solution model for the optimization of a binary batch distillation column
Pour et al. Two case studies for applying model predictive controllers on chemical processes
Ansari et al. On‐Line Inferential Models in Nonlinear Multivariate Control Applications
EP4341757A1 (en) A method and an apparatus for estimating quality parameters related to a product or a feed of processing of organic substances
Kedia et al. Disturbance Modelling based Benefit estimation from Advanced Process Control: Case study on Delayed Coker Unit
CN116644655A (zh) 一种基于加权目标特征回归神经网络工业过程软测量方法
Maki et al. The methods of soft sensor modeling for polyolefin quality

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20081209

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20081209

Effective date: 20121129