專利名稱：用于針對片狀物成型機創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及控制片狀物成型過程，并且更具體地涉及改進針對這樣的過程的控制。
背景技術(shù)：
在片狀物成型機中，片狀物的性質(zhì)在片狀物的兩個方向上變化，即機器方向(MD) (該方向是在生產(chǎn)期間片狀物的移動方向)和交叉機器方向(CD)(該方向與MD垂直、并且是在生產(chǎn)期間越過片狀物寬度的方向)。不同致動器組用來控制在每個方向上的變化。機器方向(MD)與片狀物移動速度方向關(guān)聯(lián)，因此MD也視為時間方向(TD)。類似地，交叉機器方向與片狀物的寬度關(guān)聯(lián)，因此CD也視為空間方向(SD)。MD變化一般受片狀物的整個寬度的因素所影響，這些因素諸如機器速度、由機器形成為片狀物的基材來源(諸如木質(zhì)纖維)、工作流體(諸如蒸汽、水)的常見供應(yīng)和類似因素。CD變化通常受越過機器寬度而并排放置的致動器的陣列所影響。每個致動器代表整個致動器組的一個分區(qū)。在造紙機中，典型⑶致動器是頭箱分片螺桿、頭箱稀釋閥、蒸汽箱、噴水管嘴、感應(yīng)致動器和其它已知設(shè)備。CD致動器給造紙者帶來巨大挑戰(zhàn)，因為片狀物成型機可能具有多組⑶致動器，每組具有在機器的整個寬度內(nèi)展開的多個分區(qū)。每組⑶ 致動器安裝于片狀物制造機的不同位置。在每組⑶致動器中有不同數(shù)目的個別分區(qū)。在相同組內(nèi)每個分區(qū)的寬度也可能不同。因此每組⑶致動器可能對不同片狀物性質(zhì)具有不同影響。可以通過固定傳感器或者通過在片狀物寬度上來回穿越的掃描傳感器來獲得針對片狀物性質(zhì)的測量。傳感器通常位于用以調(diào)節(jié)片狀物性質(zhì)的那些致動器的下游。傳感器在穿越片狀物之時測量片狀物性質(zhì)并且使用該測量以形成整片的性質(zhì)分布。通常用越過片狀物的有限數(shù)目的點(稱為“數(shù)據(jù)箱”)將片狀物性質(zhì)分布離散化。目前通常用數(shù)百至多于一千個數(shù)據(jù)箱表示片狀物性質(zhì)分布。隨時間積累的片狀物性質(zhì)分布形成二維矩陣。在一段時間內(nèi)在固定數(shù)據(jù)箱的片狀物性質(zhì)測量也可以視為在“時間”方向或者MD上的分布。術(shù)語 “分布”可以是關(guān)于CD或者MD的。片狀物性質(zhì)分布由質(zhì)量控制系統(tǒng)(QCS)用來導(dǎo)出針對適當(dāng)致動器的控制動作，從而根據(jù)所期望的目標分布來改變片狀物性質(zhì)分布。目標形狀可以是均勻平坦、笑容、皺眉或者其它溫和形狀。為了用多組⑶致動器控制片狀物性質(zhì)分布，重要的是測量和標識每個CD致動器如何影響分布。由于傳感器經(jīng)常位于CD致動器下游的相當(dāng)距離，所以片狀物(在CD方向上)受 CD致動器分區(qū)影響、但是由下游傳感器測量的部分由于片狀物在干燥過程中收縮或者在片狀物經(jīng)過機器時片狀物橫向偏離而未總是與CD致動器分區(qū)理想地對準(在CD方向上)。 另外，每個CD致動器分區(qū)通常影響比與CD致動器分區(qū)的寬度對應(yīng)的部分更寬的分布的部分。因此為了控制片狀物成型機的⑶分布，重要的是知道分布的哪個部分受每個⑶致動器分區(qū)的影響。描述分布的哪個部分受每個CD致動器分區(qū)影響的函數(shù)關(guān)系稱為CD致動器分區(qū)的“映射”。除了知道分布的哪個部分受哪個⑶致動器分區(qū)影響之外，知道每個⑶致動器分區(qū)如何影響分布也是重要的。圖示如何通過調(diào)節(jié)CD致動器分區(qū)來改變片狀物性質(zhì)分布的函數(shù)曲線稱為CD致動器分區(qū)的“響應(yīng)模型”。常規(guī)地，如果響應(yīng)與漿體在長網(wǎng)線上的展開有關(guān)，則用離散值數(shù)組代表用于CD致動器分區(qū)的響應(yīng)模型，或者用波傳播方程對響應(yīng)模型進行建模。對于典型CD致動器組，容易有數(shù)十至數(shù)百個分區(qū)。對于每個致動器分區(qū)，如果響應(yīng)模型由均勻離散點陣列代表，則將按致動器分辨率(該分辨率是致動器分區(qū)數(shù)目)或者性質(zhì)分布分辨率(該分辨率可以具有數(shù)百至多于一千個點)指定模型。如今許多造紙機配備有多組CD致動器。針對所有致動器分區(qū)的、代表用于一個片狀物性質(zhì)分布的響應(yīng)模型所需要的點數(shù)是每一致動器分區(qū)的點數(shù)乘以多組CD致動器的分區(qū)總數(shù)。在實踐中，每組致動器可以同時改變?nèi)舾善瑺钗镄再|(zhì)分布，并且每個片狀物性質(zhì)分布也可能受具有不同響應(yīng)的多組CD致動器影響。這些不同響應(yīng)分類為不同響應(yīng)類型。為了代表完整的響應(yīng)模型所需要的點數(shù)進一步乘以片狀物性質(zhì)分布數(shù)目。由常規(guī)方式指定的、將多組CD致動器與多個高分辨率片狀物性質(zhì)分布相關(guān)起來的完整響應(yīng)模型將需要大量的點。這是很低效的、嚴苛的， 并且在實踐中容易出錯。為了指定用于多變量片狀物制造過程的響應(yīng)模型，常規(guī)方式變得極為繁瑣和不切實際。需要一種用于指定所有CD致動器的響應(yīng)模型的有效和廣義框架以實施針對片狀物制造機的更佳⑶控制。因此如果可以使用一個或者數(shù)個臨界點和連續(xù)函數(shù)來有效描述響應(yīng)模型則將合乎需要。本發(fā)明涉及這樣的用于以有效和用戶友好的方式使用一個或者數(shù)個臨界點和連續(xù)函數(shù)來創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種針對可操作用于控制片狀物性質(zhì)的致動器來創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的計算機實施的方法。根據(jù)該方法，在改變致動器的設(shè)置點之時，測量片狀物性質(zhì)分布。根據(jù)對致動器的設(shè)置點的改變和片狀物的測量的性質(zhì)分布來計算片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布。確定片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布的臨界點，并且基于片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布來選擇響應(yīng)類型。利用連續(xù)函數(shù)將相鄰臨界點對分別進行連接。通過調(diào)節(jié)臨界點和連續(xù)函數(shù)使在片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布與連續(xù)函數(shù)之間的偏差最小。根據(jù)本發(fā)明也提供一種可操作用于執(zhí)行前述方法的計算機系統(tǒng)。


本發(fā)明的特征、方面和優(yōu)點參照下文描述、所附權(quán)利要求和以下附圖將變得更好
理解圖1示出了造紙機以及⑶致動器凸塊測試與它對片狀物性質(zhì)分布的影響之間關(guān)系的示意圖；圖2示出了來自CD致動器的典型響應(yīng)類型；圖3示出了典型片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布和廣義響應(yīng)模型；圖4示出了廣義響應(yīng)模型的第一類型；圖5示出了廣義響應(yīng)模型的第四類型；
圖6示出了圖形用戶接口的屏幕，該接口允許用戶控制對廣義響應(yīng)模型的創(chuàng)建和修改；并且圖7示出了如下屏幕，該屏幕具有為了移動臨界點而已經(jīng)激活的叉絲；并且圖8示出了在MD上的廣義響應(yīng)模型的例子。
具體實施例方式盡管本發(fā)明主要適用于如下機器，該機器用于加工木質(zhì)纖維、金屬、塑料和片狀物形式的其它材料，但是它具體適用于造紙機并且因而這里將參照這樣的機器來描述?，F(xiàn)在參照圖1，示出了造紙機10，該造紙機主要包括原料迫近系統(tǒng)30、頭箱12、線網(wǎng)段14、按壓段16、第一和第二干燥器段18、22、尺寸設(shè)定段20、壓光輥組M和卷起線軸26。造紙機10 通過以下步驟來制造紙張經(jīng)過流入口 30接收在水中稀釋的供給材料(包括木質(zhì)纖維和化學(xué)劑)(混合物稱為“原料”)，使原料穿過頭箱12，在線網(wǎng)段上分配原料，排水形成濕片狀物 32，在按壓段16擠出更多水，在干燥器段18和22蒸發(fā)剩余水，在卷動片狀物32至卷起線軸沈之前在尺寸設(shè)定段20和壓光輥組M處理片狀物32的表面。壓光輥組M也變更片狀物厚度。提供用于與造紙機10—起使用的計算機系統(tǒng)觀。計算機系統(tǒng)觀包括用于監(jiān)視和控制造紙機10的QCS。QCS包括一個或者多個控制器和一個或者多個計算機。計算機系統(tǒng) 28還可以包括用于進行與造紙機10和/或QCS有關(guān)的離線任務(wù)的一個或者多個其它計算機。計算機系統(tǒng)觀的至少一個計算機具有用戶接口設(shè)備(UI)，這些設(shè)備包括一個或者多個顯示設(shè)備(諸如監(jiān)視器(有或者無觸屏))或者手持設(shè)備(諸如用于顯示圖形的蜂窩電話)和一個或者多個錄入設(shè)備(諸如鍵盤、鼠標、軌跡球、操縱桿、手持和/或語音激活的設(shè) 在頭箱12的輸出側(cè)有也稱為“分片開口”的窄開口，該開口在線網(wǎng)上分配供給流以形成紙張32。越過片狀物寬度延伸的分片螺桿34的陣列調(diào)節(jié)分片開口。分片螺桿34 的位置設(shè)置改變頭箱12的開口間隙并且影響片狀物重量分布和均勻性、濕度含量、纖維方向以及在CD方向上的片狀物厚度。分片螺桿34經(jīng)常由附著到分片螺桿34的CD致動器控制。通過為對應(yīng)CD致動器分區(qū)設(shè)置的、也稱為“設(shè)置點”的目標位置來控制每個分片螺桿 34的位置。在線網(wǎng)段14的末端附近或者在按壓段16中，經(jīng)常安裝越過片狀物網(wǎng)狀物延伸的蒸汽管嘴36的一個或者多個陣列以便加熱片狀物32中的水分并且允許調(diào)節(jié)片狀物32 的濕度含量。按照為每個管嘴36選擇的目標或者設(shè)置點來調(diào)控經(jīng)過管嘴36的蒸汽的量。 在更下游的干燥器段18或者22中經(jīng)常安裝越過網(wǎng)狀物延伸的噴水管嘴42的一個或者多個陣列以便在片狀物32上噴灑霧狀水滴以實現(xiàn)均勻濕度分布。按照為每個噴嘴42選擇的目標或者設(shè)置點來調(diào)控在紙張上噴灑的水量。在造紙機10的末端也可以安裝越過網(wǎng)狀物延伸的一組或者多組感應(yīng)加熱分區(qū)44以便變更片狀物光澤度和片狀物厚度。按照為每個感應(yīng)加熱分區(qū)44選擇的目標或者設(shè)置點來調(diào)控不同感應(yīng)加熱分區(qū)44施加的熱量?？梢姸嘟MCD致動器對由傳感器在一個或者多個結(jié)構(gòu)38、40和或46中測量的多個片狀物性質(zhì)的影響(包括上述影響)。通常，每個結(jié)構(gòu)具有一個或者多個傳感器，其每個測量一種不同的片狀物性質(zhì)。例如圖1中的結(jié)構(gòu)40可以具有分別測量重量、濕度和纖維角度分布的重量、濕度和纖維方向傳感器。清楚的是造紙過程是具有多個輸入變量和多個輸出變量的多變量過程。為了用多組CD致動器高效控制多個片狀物性質(zhì)，使用多變量控制系統(tǒng)是重要的。通過進行致動器測試從片狀物成型機標識由于向CD致動器分區(qū)施加的控制動作所致的片狀物性質(zhì)分布改變。有為了標識分布響應(yīng)而可以進行的各種致動器測試(例如參見US 6，233，495)。為了簡化說明，這里說明簡單的“凸塊”或者“階梯”測試作為例子。 “階梯測試”或者“凸塊測試”在片狀物測量傳感器測量片狀物性質(zhì)之時向CD致動器組中的分區(qū)輸入(也稱為“設(shè)置點”)施加階梯改變。⑶分區(qū)的單位設(shè)置點改變所引起的片狀物性質(zhì)分布改變稱為“性質(zhì)響應(yīng)分布”或者簡稱為“響應(yīng)分布”。參照圖1，向該組分片螺桿34 的分區(qū)“a”和“b”的設(shè)置點施加凸塊測試。繪圖48圖示了設(shè)置點改變，其中向分區(qū)“a”和 “b”而不向其它分區(qū)施加改變。結(jié)構(gòu)40上的傳感器測量由于向分區(qū)“a”和“b”施加的階梯設(shè)置點改變所致的片狀物重量、濕度、纖維角度和其它片狀物性質(zhì)的響應(yīng)。作為例子，在圖1 中示出了重量響應(yīng)分布52、濕度響應(yīng)分布50和纖維角度響應(yīng)分布M。由于分區(qū)設(shè)置點的每個單位改變所致的每個響應(yīng)的形狀和量值可以相互頗為不同。分區(qū)的響應(yīng)分布具有某些相異的局部最大值、局部最小值、拐點和/或角點。這些點稱為“臨界點”。可以使用計算機系統(tǒng)觀的UI設(shè)備由人員人工確定臨界點，或者由存儲于存儲器中并且由計算機系統(tǒng)觀的處理器執(zhí)行的臨界點分析程序自動確定臨界點。參照圖7，作為例子，在用戶人工確定臨界點的一個實施例中，用戶點擊繪圖窗以激活一對叉絲(在繪圖窗上的豎直和水平線)并且將叉絲的中心移向臨界點，為所選點登記選擇點的坐標。參照圖7，作為另一例子，在人工確定臨界點的當(dāng)前實施例中，用戶直接輸入臨界點的位置和增益。如果自動確定臨界點，則計算機程序使用min、max和derivative函數(shù)以使用基本微積分原理對臨界點進行定位。例如局部最大值和局部最小值的一階導(dǎo)數(shù)均等于零。最大點的二階導(dǎo)數(shù)為負而對于最小點而言它為正。對于拐點，它的二階導(dǎo)數(shù)為零。對于角點，它的一階導(dǎo)數(shù)的絕對值為一。根據(jù)對各種工業(yè)用CD致動器的廣泛研究和它們對大范圍的造紙機的影響而獲得的信息，本發(fā)明將CD致動器分區(qū)的響應(yīng)分布分類成五個主要類別(也稱為“響應(yīng)類型”)之一。每個響應(yīng)類型主要由它的臨界點數(shù)和其臨界點之間的關(guān)系來定義。可以使用計算機系統(tǒng)觀的UI設(shè)備由人員人工地或者由存儲于存儲器中并且由計算機系統(tǒng)觀的處理器執(zhí)行的分類程序自動地將CD致動器分區(qū)的響應(yīng)分布分類為響應(yīng)類型之一。參照圖2，示出了五個不同響應(yīng)類型的例子。通常從CD致動器(諸如稀釋分布分析器、蒸汽箱、噴水器和感應(yīng)分布分析器)獲得第一響應(yīng)類型60。第一響應(yīng)類型60僅有三個臨界點CPO、CPl和CP2。中心臨界點CPO是最大響應(yīng)量值的位置，而其它兩個臨界點是響應(yīng)末端的位置。有時從紅外線加熱分布分析器或者蒸汽箱獲得第二響應(yīng)類型62。這一響應(yīng)類型具有CPO至CP2、CP5和CP6這五個臨界點。與中心臨界點CPO相鄰的兩個附加臨界點CP5和CP6通常具有比中心臨界點CPO更大的量值，并且它們的符號與中心臨界點CPO 的符號相同。第三和第四響應(yīng)類型64、66為來自分片螺桿致動器的重量響應(yīng)所共有。第三響應(yīng)類型64也具有五個臨界點。在這一響應(yīng)類型中，與中心臨界點CPO相鄰的CP3和CP4 這兩個臨界點具有與中心臨界點CPO相反的符號。第四響應(yīng)類型66具有七個臨界點CP0 至CP6。與中心臨界點CPO相鄰的前兩個臨界點CP5和CP6具有比中心臨界點CPO更大的量值，并且它們的量值的符號與中心臨界點CPO的量值符號相同。臨界點CP3和CP4具有中心臨界點CPO的相反符號。第五響應(yīng)類型68被視為來自分片螺桿致動器的纖維角度響應(yīng)。第五響應(yīng)類型68具有五個或者七個臨界點。對于第五響應(yīng)類型68，中心臨界點CPO通xp<x
Xp < χ
常是量值為零或者接近零的拐點。它的緊接相鄰臨界點CP5和CP6具有大量值、但是符號相反。下一對臨界點CP3和CP4分別具有與它們的相鄰臨界點CP5和CP6相同的符號。倘若沒有廣義模型，則相當(dāng)難以有效地處置這些不同響應(yīng)以便實施多變量控制方案。從機器獲得的測量的響應(yīng)分布(諸如圖1中的重量響應(yīng)分布5 通常包括真實性質(zhì)響應(yīng)和一些擾動。在圖3中示出了并且由標號70標明的測量的性質(zhì)響應(yīng)的例子。通常用值r(j)的數(shù)組表達從機器獲得的測量的響應(yīng)分布70，其中“Γ如圖3中所示是每個數(shù)據(jù)箱的索引。本發(fā)明使用有限數(shù)目的臨界點(CP0至CP6)和連續(xù)函數(shù)72的有限組以連接那些臨界點用于對真實性質(zhì)響應(yīng)進行建模。作為例子，從與響應(yīng)分布的一部分類似的一組函數(shù)或者它們的組合(諸如高斯、正弦、Mexican-hat小波、指數(shù)和/或多項式函數(shù))中選擇連續(xù)函數(shù)。這些函數(shù)通常表達如下高斯函數(shù)h{x) = be'a(x'xpf正弦函數(shù)h(x) = a+b cos(c τι (x_xc) / (xp_xc)) xc < χ < xph(x) = a+b sin(c π (x~xc) / (xp~xc)) xc < χ < xpMexican-hat 小波函數(shù)h(x) = [1- b(x - Xp )2]e'a{x~xpf指數(shù)函數(shù)h(x) = a(l-e'ix~xp)/b)多項式函數(shù)h (χ) = C0+C! (x-xp) +C2 (Xip) 2+c3 (x_xp)3+· · · Xp < χ其中“X”代表沿著⑶軸的連續(xù)點；是臨界點的位置；a,b,c,c0,ci,c2,c3>...是用于函數(shù)的恒定系數(shù)?；趶拇蠓秶腃D致動器獲得的響應(yīng)和各種片狀物性質(zhì)，實際性質(zhì)響應(yīng)分類成有限數(shù)目的響應(yīng)類型。如上文討論的那樣，圖2示出了已經(jīng)從大范圍的造紙機獲得的五個不同響應(yīng)類型。首先使用以上述方式獲得的臨界點將CD致動器分區(qū)的響應(yīng)分布分類為預(yù)定響應(yīng)類型之一。這一分類步驟可以由人員人工進行，該人員查看實際響應(yīng)分布在計算機系統(tǒng)觀的UI設(shè)備的屏幕上的顯示，然后人工選擇預(yù)定響應(yīng)類型之一。備選地，分類步驟可以由存儲于存儲器中并且由計算機系統(tǒng)觀的處理器執(zhí)行的分類程序自動進行。一旦已經(jīng)選擇響應(yīng)類型，修改臨界點和連續(xù)函數(shù)以與測量的響應(yīng)分布恰當(dāng)擬合。這一擬合由存儲于存儲器中并且由計算機系統(tǒng)觀的處理器執(zhí)行的擬合程序自動進行。擬合程序使在每個數(shù)據(jù)箱j的測量的響應(yīng)r(j)與廣義響應(yīng)模型g(x(j))之間偏差的二次函數(shù)最小，其中“χ”代表沿圖3的CD軸的連續(xù)點。在以下表達式中說明偏差的二次函數(shù)Q
DB2Q = ￡ {r(j)~ g(x(j))f/{DB2 - DBi)
y=DS1
xp<x
其中DBl和DB2分別是響應(yīng)分布的起始和結(jié)束數(shù)據(jù)箱。在已經(jīng)擬合連續(xù)函數(shù)之后，擬合程序可以通過略微擾動臨界點并且相應(yīng)擬合連續(xù)函數(shù)直至實現(xiàn)最小二次值來優(yōu)化臨界點和連續(xù)函數(shù)。盡管本發(fā)明主要適用于廣泛響應(yīng)類型，但是這里描述和示出了那些最常遇到的響應(yīng)類型。下文具體討論將廣義響應(yīng)模型應(yīng)用于這些響應(yīng)類型中的兩個響應(yīng)類型(即第一響應(yīng)類型60和第二響應(yīng)類型62)。在圖4中示出了用于第一響應(yīng)類型60的響應(yīng)的第一廣義響應(yīng)模型90。第一廣義響應(yīng)模型90是最常見的廣義響應(yīng)模型。可以用第一廣義響應(yīng)模型 90對多個CD致動器(諸如稀釋分布分析器、噴水分布分析器和感應(yīng)分布分析器)分別對片狀物性質(zhì)分布(諸如重量、濕度和卡鉗)的影響進行建模。如圖所示，第一廣義響應(yīng)模型 90具有三個臨界點92,94和96 (即CPO、CPl和CP2)以及兩個連續(xù)函數(shù)98和100 ；第一連續(xù)函數(shù)98連接臨界點CPO和CPl，而第二連續(xù)函數(shù)100連接臨界點CPO和CP2。在每個臨界點，兩個連接函數(shù)應(yīng)當(dāng)具有平滑連接、即兩個連接函數(shù)應(yīng)當(dāng)在每個連接點(即臨界點)具有相同斜率。中心臨界點CPO視為第一廣義響應(yīng)模型90的中心。中心臨界點CPO的位置&和它的量值&、其它兩個臨界點CPl和CP2的位置和Xlz以及預(yù)選連續(xù)函數(shù)是為了創(chuàng)建第一廣義響應(yīng)模型90而需要的唯一信息。通過將以下兩個連續(xù)函數(shù)連接在一起來產(chǎn)生用于第一響應(yīng)類型60的響應(yīng)的第一廣義響應(yīng)模型90 g(x) = gce'ar"{x~x')2XcKXKXrzg(x) = gce-aip(x、)2Xc >x>Xlz其中Xc響應(yīng)CPO的中心位置
Sc在中心CPO的響應(yīng)量僅
Y Arz右側(cè)端點CPl的位置
arp用于調(diào)節(jié)右側(cè)高斯函荽文的參:
xIz左側(cè)端點CP2的位置
aIp用于調(diào)節(jié)左側(cè)高斯函荽文的參:在圖5中示出了用于第四響應(yīng)類型66的響應(yīng)的第二廣義響應(yīng)模型150的繪圖。通常根據(jù)用于更慢造紙機或者生產(chǎn)更重級別紙張(諸如掛面紙板或者牛皮紙)的機器的分片螺桿致動器的移動來獲得這一類廣義響應(yīng)模型。如圖5中所示，第二廣義響應(yīng)模型150具有七個臨界點 152、154、156、158、160、162 和 164 (即 CP0、CP1、CP2、CP3、CP4、CP5 和 CP6)、兩個正弦函數(shù) 166、168 以及四個Mexican-hat 小波函數(shù) 170、172、174 和 176。第一 Mexican-hat 小波函數(shù)174連接臨界點CPl和CP3。第二 Mexican-hat小波函數(shù)170連接臨界點CP3和 CP5。第一正弦函數(shù)166連接臨界點CP5和CPO。第二正弦函數(shù)168連接臨界點CPO和CP6。 第三Mexican-hat小波函數(shù)172連接臨界點CP6和CP4，而最后的Mexican-hat小波函數(shù) 176連接臨界點CP4和CP2。在每個臨界點，兩個連接函數(shù)應(yīng)當(dāng)具有平滑連接、即兩個連接函數(shù)應(yīng)當(dāng)在每個連接點(即臨界點)具有相同斜率。中心臨界點CPO視為第二廣義響應(yīng)模型150的中心。中心臨界點CPO的位置&和它的量值&、其它六個臨界點的位置和它們的量值(即CP5 (峰)的、和^、CP6 (峰)的xlp和glp、CP3 (谷)的Xrn和grn、CP4 (谷)的^和gln、CPl (末端)的Xrz和CP2 (末端)的 xlz)、正弦函數(shù)和Mexican hat小波函數(shù)是為了創(chuàng)建第二廣義響應(yīng)模型150而需要的唯一信息。峰增益和&必須具有與中心增益仏的符號相同的符號。谷增益必須具有與中心增益&的符號相反的符號。通過將以下六個連續(xù)函數(shù)連接在一起來產(chǎn)生用于第四響應(yīng)類型66的第二廣義響應(yīng)模型150
g(x) = grP[^-brp(x~xrp)2]e-a^x-^fxrp<x<xm
9(x) = gp^-bJX-Xrn)2^-8^"-"^Xm<X< Xrzg (χ) = (grp+gc) /2- [ (grp-gc) /2] cos ( π (x_xc) / (xrp_xc)) xc < χ < xrpg (χ) = (glp+gc) /2- [ (glp-gc) /2] cos ( π (x_xc) / (xlp-xc)) xc > χ > xlp
9(x) = - blp(x - x,pf)ea^ xlp>x> Xin
9(x) = 9P[^-bln(x — xlnf]e、(x、fxln>x> xlz其中xc中心臨界點CPO的位置(該響應(yīng)的中心)gc中心臨界點CPO的量值Xrp右側(cè)峰CP5的位置grp右側(cè)峰CP5的量值Xlp左側(cè)峰CP6的位置glp左側(cè)峰CP6的量值Xm右側(cè)谷CP3的位置grn右側(cè)谷CP3的量值Xln左側(cè)谷CP4的位置gln左側(cè)谷CP4的量值Xrz右側(cè)端點CPl的位置arp, brp用于調(diào)節(jié)右側(cè)響應(yīng)的參數(shù)(從CP5到CP3)arn, brn用于調(diào)節(jié)右側(cè)響應(yīng)的參數(shù)(從CP3到CPl)Xlz左側(cè)端點CP2的位置alp, blp用于調(diào)節(jié)左側(cè)響應(yīng)的參數(shù)(從CP6到CP4)aln, bln用于調(diào)節(jié)左側(cè)響應(yīng)的參數(shù)(從CP4到CP2)諸如上述這樣的廣義響應(yīng)模型創(chuàng)建并不限于例子響應(yīng)類型。相同建模方法可以延及具有恰當(dāng)定義的臨界點和恰當(dāng)選擇的連續(xù)函數(shù)的其它響應(yīng)類型。如先前五個響應(yīng)類型中所示，需要不多于七個臨界點以完全定義完整響應(yīng)曲線。在實踐中，不多于十個臨界點將足以用于多數(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)在參照圖6和圖7，示出了如下UI的屏幕200，該UI允許用戶控制對廣義響應(yīng)模型的創(chuàng)建和修改。屏幕200 —般包括圖形202、測量文本框204、致動器文本框206、分區(qū)索引文本框208、響應(yīng)類型自動選擇按鈕210、臨界點自動選擇按鈕212、二次方差文本框214、 多個臨界點按鈕(標為CP0、CP1等)以及分別與臨界點按鈕關(guān)聯(lián)的位置文本框和增益文本框。測量文本框204和致動器文本框206可以是分別列舉可用測量的性質(zhì)(輸出變量)和致動器(輸入變量)的下拉文本框。對特定測量的性質(zhì)和特定致動器的選擇使屏幕 200由這對輸入和輸出變量的測量的響應(yīng)分布和廣義響應(yīng)模型填充。在測量文本框204下面，分區(qū)索引文本框208示出了為了獲得實際響應(yīng)分布而操縱(諸如在凸塊測試中)的具體致動器分區(qū)。通常，在分區(qū)索引文本框208中的致動器分區(qū)是致動器文本框206中的致動器的凸塊測試分區(qū)。圖形202顯示性質(zhì)測量與致動器之間的測量的響應(yīng)分布的繪圖216，其中的性質(zhì)測量與致動器是分別在測量文本框204和致動器文本框206中選擇的。此外，圖形202顯示針對測量的響應(yīng)分布形成的廣義響應(yīng)模型的繪圖218，而模型的繪圖218在測量的響應(yīng)分布的繪圖216上面。用來形成廣義響應(yīng)模型的臨界點可以使用與實際響應(yīng)分布的繪圖216 和模型的繪圖218不同的顏色醒目地顯示放大的點來表示，以求用戶友好性。響應(yīng)類型自動選擇按鈕210允許用戶選擇將CD致動器分區(qū)的響應(yīng)分布分類為預(yù)定數(shù)目的響應(yīng)類型之一(例如第一響應(yīng)類型60等)是由分類程序自動進行還是由用戶人工進行。具體而言，如果激活按鈕210 (如在其中心的點所示)，則分類程序可以對響應(yīng)分布自動分類。如果去激活按鈕210，則按照用戶在與按鈕210關(guān)聯(lián)的文本框220中人工錄入的響應(yīng)類型對響應(yīng)分布進行分類。用于響應(yīng)類型自動選擇按鈕210的默認狀態(tài)可以是激活狀態(tài)(即分類程序進行分類)或者去激活狀態(tài)(即人工完成分類)。通常，激活狀態(tài)為默認。 即使激活狀態(tài)為默認，用戶仍然可以簡單地通過向文本框220中錄入不同響應(yīng)類型根據(jù)分類程序選擇的響應(yīng)類型改變響應(yīng)類型。在圖6和圖7中，文本框220中的數(shù)字“4”表明已經(jīng)選擇第四響應(yīng)類型64。臨界點類型自動選擇按鈕212允許用戶選擇確定CD致動器的響應(yīng)分布的臨界點是由臨界點分析程序自動進行還是由用戶人工進行。具體而言，如果激活按鈕212(如在其中心的點所示)，則臨界點分析程序自動確定臨界點，而如果去激活按鈕212，則人工確定臨界點。用于臨界點類型自動選擇按鈕212的默認狀態(tài)可以是激活狀態(tài)(即臨界點分析程序進行確定)或者去激活狀態(tài)(即人工完成確定)。通常，激活狀態(tài)為默認。為了人工確定特定臨界點，用戶激活用于特定臨界點的臨界點按鈕，如果尚未這樣做過，則去激活按鈕 212。一對叉絲224(圖7中所示)出現(xiàn)在圖形202上。用戶用指向圖形202上的如下位置的指示設(shè)備(諸如鼠標、軌跡球或者觸屏)來移動這對叉絲224，用戶認為特定臨界點應(yīng)當(dāng)位于該位置并且然后選擇該位置(諸如通過點擊鼠標)。然后針對特定臨界點分別向位置文本框和增益文本框中自動登記所選位置的坐標(CD數(shù)據(jù)箱、響應(yīng)量值)。顯示于屏幕200上的臨界點按鈕可以取決于自動或者人工選擇的響應(yīng)類型。例如，如果選擇第一響應(yīng)類型60，則僅三個臨界點按鈕CP0、CP1和CP2將顯示于屏幕上，而如果選擇第四響應(yīng)類型66(如圖6和圖7中所示)，則將顯示七個臨界點按鈕CPO至CP6。二次方差文本框214顯示優(yōu)化程序在它自動擬合或者用戶人工優(yōu)化用于所選響應(yīng)類型的臨界點和連續(xù)函數(shù)以及確定的臨界點時獲得的二次方差。二次方差的量值提供對廣義響應(yīng)模型的擬合度的測量。應(yīng)當(dāng)理解，具有屏幕200的⑶I僅為用戶可以如何通過圖形計算機接口來控制對廣義響應(yīng)模型的創(chuàng)建和修改的一個例子。也可以開發(fā)其它用戶接口以基于不同設(shè)備(諸如觸屏、語音激活的設(shè)備和激光指示器)以及不同用戶偏好和/或要求來實現(xiàn)本發(fā)明。本技術(shù)也可以擴展成創(chuàng)建MD響應(yīng)函數(shù)。參照圖8，機器方向響應(yīng)分布的例子由兩個臨界點建模，其中230 (CP7)是響應(yīng)開始出現(xiàn)的點而232 (CP8)是響應(yīng)達到飽和的點。在這兩個臨界點之間，測量的響應(yīng)由連續(xù)指數(shù)函數(shù)234建模 h{x) = a{\ 一 e-(x-xP、/b、χρ<χ用于匹配連續(xù)指數(shù)函數(shù)與測量響應(yīng)的類似步驟和用戶接口(UI)也可以應(yīng)用于這
一例子。本發(fā)明在計算機系統(tǒng)觀中的實施可以概括如下。第一步驟是標識從致動器測試獲得的響應(yīng)分布中的臨界點。臨界點由分析程序自動確定或者由用戶通過UI設(shè)備的錄入來確定。在標識臨界點之后，第二步驟是確定或者選擇響應(yīng)類型并且通過使廣義響應(yīng)模型與實際響應(yīng)分布之間偏離的二次函數(shù)最小來擬合用于所選響應(yīng)類型的連續(xù)函數(shù)?；谒x函數(shù)來計算所選連續(xù)函數(shù)與測量的響應(yīng)分布之間偏差的具體二次值。第三步驟是略微擾動臨界點并且相應(yīng)地擬合連續(xù)函數(shù)直至實現(xiàn)所選連續(xù)函數(shù)與測量的響應(yīng)分布之間偏差的最小二次值。應(yīng)當(dāng)理解可以針對每個可能響應(yīng)類型進行第二和第三步驟。產(chǎn)生所選連續(xù)函數(shù)與測量的響應(yīng)分布之間偏差的最小二次值的響應(yīng)類型視為最優(yōu)并且用于廣義響應(yīng)模型。本發(fā)明提供諸多益處?？梢酝ㄟ^僅使用少量臨界點(用于所述五個響應(yīng)的上至七個臨界點)根據(jù)這一廣義響應(yīng)模型導(dǎo)出大量不同響應(yīng)模型。這一廣義響應(yīng)模型按任何分辨率提供響應(yīng)分布，這允許將生成的響應(yīng)分布轉(zhuǎn)換成用于特定應(yīng)用的任何所需分辨率。在多變量控制應(yīng)用中，廣義響應(yīng)模型為不同類型的性質(zhì)響應(yīng)提供統(tǒng)一表達式。顯示響應(yīng)模型的輸出繪圖和響應(yīng)模型的變量值允許用戶容易理解性質(zhì)響應(yīng)的建模并且有助于減少將不正確的響應(yīng)模型用于控制調(diào)諧的風(fēng)險。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣并且如前文提到的那樣，本發(fā)明可以實施為前述方法、計算機設(shè)備或者系統(tǒng)(具有配置用于進行操作的程序代碼)、在計算機可用或者計算機可讀介質(zhì)(具有實施于該介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼)上的計算機程序產(chǎn)品或者采用該方法、計算機設(shè)備或者系統(tǒng)、可讀介質(zhì)的形式。計算機可用或者計算機可讀介質(zhì)可以是任何可以包含、存儲、傳達、傳播或者傳送用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者設(shè)備使用或者與指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者設(shè)備結(jié)合使用的介質(zhì)并且可以例如是但不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外線或者半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或者傳播介質(zhì)或者甚至是程序印刷于其上的紙張或者其它適當(dāng)介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的更多具體例子(非窮盡列舉)將包括便攜計算機盤、 硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M或者閃存)、光纖、便攜光盤只讀存儲器(CD-ROM)、光學(xué)存儲設(shè)備、傳輸介質(zhì)(諸如支持因特網(wǎng)或者內(nèi)部網(wǎng)的傳輸介質(zhì))或者磁存儲設(shè)備。用可以用任何所提供的適當(dāng)編程語言編寫以實現(xiàn)本發(fā)明操作的計算機程序代碼或者指令，只要它允許實現(xiàn)前述技術(shù)結(jié)果即可。程序代碼可以完全在用戶的計算設(shè)備上執(zhí)行、部分在用戶的計算設(shè)備上作為獨立軟件包執(zhí)行、部分在用戶的計算機上而部分在遠程計算機上執(zhí)行或者完全在遠程計算機或者服務(wù)器或者虛擬機上執(zhí)行。在后一種場景中，遠程計算機可以通過局域網(wǎng)(LAN)或者廣域網(wǎng)(WAN)連接到用戶的計算機，或者可以產(chǎn)生通向外部計算機的連接(例如通過使用因特網(wǎng)服務(wù)提供者的因特網(wǎng))。 將理解對前述一個或多個示例實施例的描述旨在于僅舉例說明而不是窮舉本發(fā)明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠?qū)_的主題內(nèi)容的一個或多個實施例進行某些添加、刪除和/或修改而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神實質(zhì)或者它的范圍。
權(quán)利要求
1.一種針對可操作用于控制片狀物性質(zhì)的致動器分區(qū)創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的方法，所述方法包括在改變所述致動器分區(qū)的設(shè)置點之時，接收所述片狀物的測量的性質(zhì)分布；根據(jù)對所述致動器的所述設(shè)置點進行的所述改變和所述片狀物的所述測量的性質(zhì)分布來計算片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布；確定所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布的臨界點；基于所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布來選擇響應(yīng)類型；利用連續(xù)函數(shù)將相鄰臨界點對分別進行連接；并且通過調(diào)節(jié)所述臨界點和所述連續(xù)函數(shù)，使在所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布與所述連續(xù)函數(shù)之間的偏差最小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法包括在改變所述致動器分區(qū)的所述設(shè)置點之時，測量所述片狀物的多個性質(zhì)分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計算片狀物響應(yīng)分布的所述步驟包括對于所述片狀物的每個測量的性質(zhì)分布，使用所述致動器分區(qū)的所述設(shè)置點的所述改變和所述片狀物的所述測量的性質(zhì)分布來計算片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇所述響應(yīng)類型的所述步驟包括從有限數(shù)目的響應(yīng)類型中選擇所述響應(yīng)類型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述臨界點中的一個或者多個臨界點選自于包括極值點、局部最大值、局部最小值、拐點、角點和前述點的組合的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述臨界點包括至少一個極值點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述連續(xù)函數(shù)中的一個或者多個連續(xù)函數(shù)選自于與所述性質(zhì)響應(yīng)分布的一部分類似的一組函數(shù)或者它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述連續(xù)函數(shù)中的一個或者多個連續(xù)函數(shù)選自于包括高斯函數(shù)、正弦函數(shù)、Mexican hat小波函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、多項式函數(shù)和前述函數(shù)的組合的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過微調(diào)所述臨界點直至二次方差值為最小來進行偏差最小化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過針對多個響應(yīng)類型反復(fù)偏差最小化直至二次方差值為最小來進行偏差最小化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中人工進行確定所述臨界點和選擇響應(yīng)類型的所述步驟，然后進一步包括在圖形上描繪所述廣義響應(yīng)模型并且在用戶接口(UI)的屏幕上顯示所述圖形，該圖形具有所述描繪的廣義響應(yīng)模型的所述臨界點的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述圖形上描繪所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布，以便與所述描繪的廣義響應(yīng)模型一起顯示于所述UI的所述屏幕上，并且其中所述臨界點的圖形符號顯示于所述UI的所述圖形上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括通過在所述UI的所述屏幕上移動所述臨界點中的一個臨界點的所述圖形符號或者改變所述一個臨界點的坐標值來改變所述一個臨界點的坐標。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中選擇所述響應(yīng)類型的所述步驟包括從有限數(shù)目的響應(yīng)類型中選擇所述響應(yīng)類型；并且其中在所述UI的所述屏幕上指示所述選擇的響應(yīng)，并且還包括使用所述UI將所述響應(yīng)類型改變成所述有限數(shù)目的響應(yīng)類型中的另一響應(yīng)類型。
15.一種可操作用于執(zhí)行針對控制片狀物性質(zhì)的致動器分區(qū)創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的方法的計算機系統(tǒng)，所述方法包括在改變所述致動器分區(qū)的設(shè)置點之時，接收所述片狀物的測量的性質(zhì)分布；根據(jù)對所述致動器的所述設(shè)置點進行的所述改變和所述片狀物的所述測量的性質(zhì)分布來計算片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布；確定所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布的臨界點；基于所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布來選擇響應(yīng)類型；利用連續(xù)函數(shù)將相鄰臨界點對分別進行連接；并且通過調(diào)節(jié)所述臨界點和所述連續(xù)函數(shù)，使在所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布與所述連續(xù)函數(shù)之間的偏差最小。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中所述方法包括在改變所述致動器分區(qū)的所述設(shè)置點之時，測量所述片狀物的多個性質(zhì)分布。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中計算片狀物響應(yīng)分布的所述步驟包括 對于所述片狀物的每個測量的性質(zhì)分布，使用所述致動器分區(qū)的所述設(shè)置點的所述改變和所述片狀物的所述測量的性質(zhì)分布來計算片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中選擇所述響應(yīng)類型的所述步驟包括從有限數(shù)目的響應(yīng)類型中選擇所述響應(yīng)類型。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中所述臨界點中的一個或者多個臨界點選自于包括極值點、局部最大值、局部最小值、拐點、角點和前述點的組合的組。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算機系統(tǒng)，其中所述臨界點包括至少一個極值點。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中所述連續(xù)函數(shù)中的一個或者多個連續(xù)函數(shù)選自于與所述性質(zhì)響應(yīng)分布的一部分類似的一組函數(shù)或者它們的組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中所述連續(xù)函數(shù)中的一個或者多個連續(xù)函數(shù)選自于包括高斯函數(shù)、正弦函數(shù)、Mexican hat小波函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、多項式函數(shù)和前述函數(shù)的組合的組。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中通過微調(diào)所述臨界點直至二次方差值為最小來進行偏差最小化。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中通過針對多個響應(yīng)類型反復(fù)偏差最小化直至二次方差值為最小來進行偏差最小化。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中人工進行確定所述臨界點和選擇響應(yīng)類型的所述步驟，然后進一步包括在圖形上描繪所述廣義響應(yīng)模型并且在用戶接口(UI)的屏幕上顯示所述圖形，該圖形具有所述描繪的廣義響應(yīng)模型的所述臨界點的值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計算機系統(tǒng)，其中所述方法還包括在所述圖形上描繪所述片狀物性質(zhì)響應(yīng)分布圖，以便與所述描繪的廣義響應(yīng)模型一起顯示于所述UI的所述屏幕上，并且其中所述臨界點的圖形符號顯示于所述UI的所述圖形上。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的計算機系統(tǒng)，其中所述方法還包括通過在所述UI的所述屏幕上移動所述臨界點中的一個臨界點的所述圖形符號或者改變所述一個臨界點的坐標值來改變所述一個臨界點的坐標。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機系統(tǒng)，其中選擇所述響應(yīng)類型的所述步驟包括從有限數(shù)目的響應(yīng)類型中選擇所述響應(yīng)類型；并且其中在所述UI的所述屏幕上指示所述選擇的響應(yīng)。
全文摘要
提供一種用于針對片狀物成型機創(chuàng)建廣義響應(yīng)模型的方法和裝置。在改變致動器的設(shè)置點之時，測量片狀物性質(zhì)分布。計算由于設(shè)置點改變所致的片狀物性質(zhì)響應(yīng)(或者改變)分布。從性質(zhì)響應(yīng)分布選擇有限數(shù)目組的臨界點。使用所選臨界點按有線數(shù)目的響應(yīng)類型之一對性質(zhì)響應(yīng)分布進行分類。在每個響應(yīng)類型之下用與之關(guān)聯(lián)的多個連續(xù)函數(shù)擬合性質(zhì)響應(yīng)分布。組合這些連續(xù)函數(shù)以形成使性質(zhì)響應(yīng)與連續(xù)函數(shù)擬合組合之間偏差最小的響應(yīng)模型。
文檔編號D21G9/00GK102325941SQ201080008456
公開日2012年1月18日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者A·岑普馮德, J·伯格倫, 陳世欽 申請人:Abb有限公司, Abb自動化有限公司