專利名稱：多層過程控制和優(yōu)化方案中的協(xié)調(diào)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及動態(tài)負載控制。
背景技術(shù)：
對于各種不同的負載控制過程，已經(jīng)發(fā)展了控制。例如，在蒸汽發(fā)生設備中，幾個鍋爐和/或其他類型的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽并向共用集液氣箱供給蒸汽。如果使用并行運行的帶積分作用的各個壓力控制器來控制鍋爐，則可導致鍋爐工作中的不穩(wěn)定性。
因此，集液氣箱中的壓力通常由產(chǎn)生用于設備輸入的總能量需求(通常以燃料供給來表示)的單個主壓力控制器(MPC)來控制。能量分配模塊把總能量需求分成用于各個鍋爐的單獨的燃料供給需求(即設定點)。
能量分配模塊所實現(xiàn)的總能量需求的劃分應當根據(jù)不同的經(jīng)濟條件(諸如燃料和電的價格、環(huán)境限制等等)以及根據(jù)諸如總生產(chǎn)需求、技術(shù)約束、運行小時數(shù)和使用壽命消耗的各種約束進行成本優(yōu)化。自二十世紀六十年代以來，根本的優(yōu)化問題是眾所周知的，并且已經(jīng)用多種方法以不同的復雜程度解決了該問題。例如，為了優(yōu)化操作一個或多個負載的成本，已經(jīng)實現(xiàn)了實時優(yōu)化器。
這些實時優(yōu)化器檢測了穩(wěn)態(tài)負載要求，然后基于這個穩(wěn)態(tài)負載要求提供優(yōu)化操作負載的成本的控制信號。為了以這種方式操作，實時優(yōu)化器不得不等待瞬態(tài)過程干擾穩(wěn)定下來，以便在這種優(yōu)化器可調(diào)用其優(yōu)化程序之前，穩(wěn)態(tài)條件已存在。然而，對于那些慢動態(tài)和/或干擾嚴重的過程，實時優(yōu)化器對穩(wěn)態(tài)信息的依賴性使控制系統(tǒng)的性能嚴重惡化，因為在干擾、如設定點的變化和/或負載的變化所產(chǎn)生的瞬態(tài)期間，沒有執(zhí)行優(yōu)化。
在過去使用預測控制器時，沒有與實時優(yōu)化器配合使用預測控制器，以便實時優(yōu)化器動態(tài)地響應投影到預測水平線(horizon)末尾的所預測過程變量的目標負載值。在本發(fā)明的一個實施例中，預測控制器和實時優(yōu)化器以這種方式相結(jié)合，以便在干擾、如設定點的變化和負載的變化期間更有效地控制負載。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于控制負載的過程控制系統(tǒng)包括預測控制器和實時優(yōu)化器。預測控制器根據(jù)負載的穩(wěn)態(tài)目標能量需求來預測負載在預測點k＝0、1、2、...、K的能量需求。實時優(yōu)化器根據(jù)預測的能量需求來確定負載在預測點k＝0、1、2、...、K的最優(yōu)動態(tài)能量需要需求，并根據(jù)動態(tài)能量需要需求來控制負載。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于控制負載1、2、...、N的過程控制方法包括下列各項在預測控制器中，根據(jù)負載1、2、...、N中每一個的穩(wěn)態(tài)目標分配，預測負載1、2、...、N中每一個在預測點k＝0、1、2、...、K的能量需求；在實時優(yōu)化器中，根據(jù)預測的能量需求，確定負載1、2、...、N中每一個在預測點k＝0、1、2、...、K的動態(tài)能量需要需求；以及根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，用于控制負載1、2、...、N的過程控制方法包括下列各項通過預測控制器，預測負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的總能量需求；通過實時優(yōu)化器，根據(jù)負載1、2、...、N中每一個的穩(wěn)態(tài)目標，將總能量需求分配給預測點k＝0、1、2、...、K的負載1、2、...、N；通過實時優(yōu)化器，根據(jù)所分配的能量需求，確定負載1、2、...、N中每一個在預測點k＝0、1、2、...、K的動態(tài)能量需要需求；以及根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
附圖的簡要描述當結(jié)合附圖來詳細考慮本發(fā)明時，本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中

圖1說明按照本發(fā)明的一個實施例的控制系統(tǒng)；圖2說明在解釋本發(fā)明時有用的曲線圖；以及圖3說明描述圖1所示控制系統(tǒng)的操作的流程圖。
詳細描述在本發(fā)明的一個實施例中，提供了將各種約束考慮在內(nèi)、時變總需求在負載之中的實時、在線、最優(yōu)動態(tài)分配。所得出的動態(tài)分配由目標分配Fitarg(k)和動態(tài)部分widyn(k)ΔFtot(k)組成，其中對于負載i＝1、...、N，所述動態(tài)部分與負載的動態(tài)權(quán)重widyn(k)成比例。目標分配Fitarg(k)由實時優(yōu)化器使用負載成本曲線來提供，該負載成本曲線可以從效率或消耗曲線等來估計。同樣，負載的動態(tài)權(quán)重widyn(k)也可以由實時優(yōu)化器或操作者來設置。
實現(xiàn)最優(yōu)動態(tài)分配的算法與基于模型的預測控制器配合使用。在這種情況下，在預測水平線末端的穩(wěn)態(tài)負載平衡可被預測為目標值，用于目標經(jīng)濟分配的計算，預測周期的瞬態(tài)部分中的動態(tài)偏差可與動態(tài)權(quán)重成比例地分配。這樣，本發(fā)明的系統(tǒng)不需要等待負載達到干擾后的穩(wěn)態(tài)條件，從而經(jīng)濟地控制負載。
此外，由于使用了預測控制器，除了絕對約束外，還引入了變化率約束，以便對控制過程的穩(wěn)定性以及控制系統(tǒng)設備的應力和使用壽命提供正面影響。
控制系統(tǒng)所實現(xiàn)的算法可以是模塊化的。例如，目標分配Fitarg(k)由優(yōu)化例程使用可從效率曲線等中估計的負載成本曲線來提供。這個模塊化結(jié)構(gòu)允許新特征的加入，例如把燃燒爐配置、燃料混合等考慮在內(nèi)，而不改變基本算法。使用現(xiàn)有例程，作為決策支持工具的離線假定分析也是可能的。
如圖1所示，控制系統(tǒng)10包括預測控制器12、實時優(yōu)化器14和多個負載161-16N。例如，負載161-16N可以是鍋爐、渦輪、壓縮機、冷卻器等等。這樣，如果i＝1、2、...、N表示圖1中的負載161-16N，那么N表示負載的數(shù)目。
預測控制器12適當?shù)馗袦y負載161-16N的負載要求(例如壓力、和/或燃料供給、和/或溫度等)并向?qū)崟r優(yōu)化器14提供預測的總負載能量需求Ftot，實時優(yōu)化器14根據(jù)預測的目標分配Fitarg(k)將總負載能量需求Ftot分成用于各個負載161-16N的各個分配的燃料供給需求(或設定點)Fidyn(k)。
預測控制器12可以是Honeywell提供的具有零件號碼HT-MPC3L125、HT-MPC3L250、HT-MPC3L500、HT-MPC6L125、HT-MPC6L250和HT-MPC6L500的控制器中任一種，或者可以是把系統(tǒng)響應投影到設定點、負載或其他干擾的任何其他預測控制器。實時優(yōu)化器14可以是Honeywell提供的具有零件號碼HT-ELA3L125、HT-ELA3L250、HT-ELA3L500、HT-ELA6L125、HT-ELA6L250和HT-ELA6L500的實時優(yōu)化器中任一種，或者可以是能被修改以便對負載變化預測作出反應的任何其他實時優(yōu)化器，以便在多個負載之中節(jié)省成本地分配負載需求。
因為預測控制器12是一個預測控制器，所以總負載能量需求Ftot是一個軌跡，即，對應于直到預測水平線K的預測時間k的序列的值序列，其中k＝0、1、...、K。因此，總負載能量需求Ftot可由下面的等式給出Ftot＝(Ftot(1)，F(xiàn)tot(2)，...，F(xiàn)tot(K))(1)負載的動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)由實時優(yōu)化器14分兩步來確定。第一，確定負載i＝1、2、...、N的無約束分配軌跡Fiunconstr(k)。第二，修改負載i＝1、2、...、N的無約束分配軌跡Fiunconstr(k)以滿足約束條件并盡可能地逼近無約束分配(在偏差的最小二乘方的意義上)，以便獲得動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)。
第一步，無約束的分配軌跡Fiunconstr(k)借助于兩組參數(shù)來定義(1)目標分配Fitarg(k)和(2)動態(tài)權(quán)重widyn(k)。因此，按照以下等式來定義無約束的分配軌跡Fiunconstr(k)Fiunconstr(k)=FItarg(k)+widyn(k)ΔFtot(k)···(2)]]>其中，對于每個負載i＝1、2、...、N和對于每個軌跡點k＝0、1、...、KΔFtot(k)=Ftot(k)-Σi=1NFitarg(k)···(3)]]>目標分配Fitarg(k)對應于無約束分配Fiunconstr(k)在其周圍(或附近)變化的值，并且動態(tài)權(quán)重widyn(k)是負載161-16N對于總負載需求變化的靈敏度的一個指示。
圖2說明動態(tài)燃料供給分配的例子，其中垂直虛線左側(cè)的樣本表示歷史數(shù)據(jù)和垂直虛線右側(cè)的樣本表示預測的(模擬的)軌跡。在時刻tk＝kTs可取樣本，其中Ts是給定的抽樣周期。左圖所示的總負載能量需求Ftot在右上圖所示的鍋爐(負載)B1和右下圖所示的鍋爐(負載)B2之間分配。虛曲線20和22分別表示負載B1和B2的無約束分配軌跡Fi＝1unconstr(k)和Fi＝2unconstr(k)。在左圖上的實線曲線表示由預測控制器12所預測的總負載能量需求Ftot，右圖上的實線曲線分別表示由實時優(yōu)化器14所產(chǎn)生的負載B1和B2的動態(tài)分配燃料供給(設定點)Fi＝1dyn(k)和Fi＝2dyn(k)。水平實線表示分別對總負載能量需求Ftot和動態(tài)分配燃料供給(設定點)Fi＝1dyn(k)和Fi＝2dyn(k)設置的絕對限制。水平虛線表示目標分配Fitarg(k)。此外，對于圖2所示的例子，假定用于負載B1和B2的動態(tài)權(quán)重之比由下式給出wi=1dyn(k)wi=2dyn(k)=31···(4)]]>因此，總能量負載需求的改變ΔFtot(k)與動態(tài)權(quán)重成比例地被分到負載161-16N中，使得所分配的負載能量需求(例如，燃料供給值)由目標值Fitarg(k)加上來自瞬態(tài)偏差ΔFtot(k)的一部分構(gòu)成。動態(tài)權(quán)重可由操作員提供。作為選擇，可自動地計算動態(tài)權(quán)重。例如，可以根據(jù)正運行的煤炭粉碎機、燃燒爐等的數(shù)目自動地計算動態(tài)權(quán)重。
當負載161-16N的目標分配之和 等于式(3)中總負載能量需求Ftot(k)時，平衡條件存在。在平衡條件中，ΔFtot(k)是零，并且對于每個軌跡點k滿足下列關(guān)系Σi=1NFiunconstr(k)=Ftot(k)···(5)]]>其中假定非負動態(tài)權(quán)重根據(jù)下式被歸一化為1Σi=1Nwidyn(k)=1···(6)]]>如上所述，目標分配Fitarg(k)是負載i的預測水平線，并由實時優(yōu)化器14根據(jù)不同的經(jīng)濟條件分配給負載i。目標分配Fitarg(k)可以從偏移量來估計。
如圖2所示，除非目標分配Fitarg(k)有重大變化，如由操作員來改變，否則假定目標分配Fitarg(k)在預測周期中是恒定的。當目標分配Fitarg(k)有重大變化時，在整個預測周期，采用從舊值線性內(nèi)插來獲得新值以代替使用新值，以便保證無波動的操作。
如果目標分配Fitarg(k)被設置(例如，如上所述由操作員設置)以至于到下一個操作員干涉前是非時變的，那么所有負載上的目標分配Fitarg(k)之和不能跟隨總負載能量需求Ftot的時變目標，即預測水平線末端的總負載能量需求Ftot的值。然而，如果使用由下式給出的偏移量Fioff來估計目標分配Fitarg(k)，可以滿足明顯的平衡條件Fitarg=Fioff+Fav···(7)]]>其中Fav由下面的平衡條件確定
Ftot(K)=Σi=1NFitarg=Σi=1NFioff+NFav···(8)]]>這樣，即使偏移量(定義負載間差異)是常數(shù)，這項 是隨時間變化的并且等于Ftot(k)。
如上所述，動態(tài)權(quán)重widyn(k)可由操作員設置。除非由操作員作重大改變，否則在預測周期中動態(tài)權(quán)重widyn(k)被假定為恒定的。如果它們被改變，可使用線性內(nèi)插算法來修正。而且，如以上關(guān)于式(6)所述，動態(tài)權(quán)重widyn(k)被歸一化為1。
如上面指明的，非約束分配軌跡Fiunconstr(k)不需要滿足約束條件。另一方面，動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)需要受約束。實時優(yōu)化器14所強加的約束可由操作者產(chǎn)生?？蛇x擇地和/或另外，約束可以是從所有級別的子級聯(lián)上的從屬控制器所傳遞的算法生成的約束。約束也可以是隨時間變化的。此外，約束可以是絕對限定(例如動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)上的上下限Fimax(k)和Fimin(k))，而且約束可以是變化率限定(例如遞減和遞增限定分別為Fi-(k)和Fi+(k))。
當一定不能違反絕對約束時，可以違反變化率約束。然而，應該嚴格處罰這種違反，以便避免不期望的熱應力，其可能對控制系統(tǒng)設備的壽命具有負面影響。
在計算動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)的第二步中，根據(jù)非約束分配軌跡Fiunconstr(k)來計算動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)。動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)必須滿足根據(jù)下式的總負載能量需求Ftot(就像非約束分配軌跡Fiunconstr(k)也必須滿足一樣)Σi=1NFidyn=Ftot···(9)]]>此外，動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)由絕對約束來約束，被稱作硬約束，變化率約束被稱作軟約束，因為它們可被任意(盡管嚴格處罰)值zi(k)違反。
這些約束由下面的表達式給出Fimin≤Fidyn≤Fimax···(10)]]>-Fi-≤ΔFidyn-zi≤Fi+···(11)]]>其中Fidyn=Fidyn(0)···Fidyn(K)fori=1,…,N···(12)]]>Fdyn=F1dyn···Fndyn···(13)]]>對于Fimin、Fimax、Fi-、Fi+和zi，可以寫成類似于表達式(12)的表達式。每個向量Fidyn、Fimin、Fimax、Fi-、Fi+和zi都有相應的維數(shù)K+1。而且，對于Fmin、Fmax、F-和F+，還可以寫成類似于表達式(13)的表達式。每個向量Fdyn、Fmin、Fmax、F-和F+都有相應的維數(shù)N(K+1)。
按照下列等式定義差異向量ΔFidynΔFidyn=DFidyn-Fiact···(14)]]>其中D是由下式給出的(K+1)乘(K+1)差異矩陣D=1-11······-11···(15)]]>并且其中Fiact是如下式給出的第一分量中具有相應負載的實際輸入能量需求(例如鍋爐的實際燃料供給)，其余分量是零的(K+1)維向量Fiact=Fiact0···0···(16)]]>實際輸入能量需求Fiact可由位于負載161-16N的能量輸入端的適當傳感器來感測。
為了處罰變化率約束的違反，引入變量zi(k)。如果zi(k)等于零(無處罰)，則根據(jù)不等式(11)，ΔFidyn(k)必須處于變化率限定以內(nèi)。如果ΔFidyn(k)不在相應限定內(nèi)，變量zi(k)等于ΔFidyn(k)與范圍(-Fi-(k)，F(xiàn)i+(k))的偏差，被定義成Z的范數(shù)的限定違反處罰變成非零。
通過使對于Fdyn與非約束分配Funconstr的偏離和變化率限定的違反的處罰最小化來獲得動態(tài)需求分配Fdyn。也就是說，通過最小化下列函數(shù)來獲得動態(tài)分配Fdynf(F,z)=||Fdyn-Funconstr||Q(1)2+||z||Q(2)2···(17)]]>關(guān)于變量Fdyn和z，受到(9)-(11)約束。應該指出，式(17)中的向量Funconstr具有類似于式(13)右手邊的2N(K+1)維。函數(shù)(17)是具有2N(K+1)維的二次編程問題。
平方N(K+1)乘N(K+1)范數(shù)矩陣Q(1)和Q(2)可被選擇成其元素僅依賴于鍋爐i，而不依賴于軌跡點k的對角矩陣。因此，這些矩陣可以由下式給出
Q(j)=q1(j)···qN(j)···(18)]]>qi(j)=wi(j)I···(19)]]>其中j＝1、2，其中I是(K+1)乘(K+1)單位矩陣，并且其中對于i＝1、...、N，wi(1)和wi(2)是處罰權(quán)重。在優(yōu)化器啟動期間，處罰權(quán)重wi(1)和wi(2)可以由過程工程師來定義。
如上所述的控制算法可以由控制系統(tǒng)10按照圖3所示的流程圖來實現(xiàn)。在這個流程圖的框30中，對于每個點k，當k等于當前值時，總能量負載需求Ftot(k)由預測控制器12來投射出去到水平線K。在框32，利用式(3)使用由上述實時優(yōu)化器14所設置的預測穩(wěn)態(tài)目標分配Fitarg(k)來計算Ftot(k)的變化、即ΔFtot(k)。作為選擇，目標分配Fitarg(k)可按照上述式(7)和(8)來確定。此外，在框34，使用式(2)來計算非約束分配軌跡Fiunconstr(k)，其中目標分配Fitarg(k)就如用于框32中的一樣，其中動態(tài)權(quán)重widyn(k)可由例如操作員來設置，并且其中總能量負載需求Ftot(k)由框30來提供。
然后在框36，按照式(17)、(18)和(19)來確定動態(tài)需求分配軌跡Fidyn(k)，并且在框38中，按照式(14)、(15)和(16)來確定差異向量ΔFidyn。在框40，按照式(9)、(10)和(11)將約束應用于動態(tài)分配軌跡Fidyn(k)和差異向量ΔFidyn。在框42，受約束的動態(tài)需求分配軌跡Fidyn(k)被用來控制提供給各個負載1，...，N的能量。
然后，在重復框(30)-(44)的操作之前，框44中的算法等待下一個時間k。
上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些修改。本領域的技術(shù)人員會想到本發(fā)明的其他修改。例如，雖然上面已經(jīng)具體參照負載、如鍋爐的控制描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明還可結(jié)合其他各種控制過程使用。
如上所述，目標分配Fitarg(k)由實時優(yōu)化器提供。作為選擇，目標分配Fitarg(k)可由操作員來設置。
因此，本發(fā)明的描述應被解釋成僅用于說明和教導本領域技術(shù)人員實施本發(fā)明的最佳方式。細節(jié)可能有很大改變，但不脫離本發(fā)明的實質(zhì)，并且保留在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改的專用權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制負載的過程控制系統(tǒng)，包括預測控制器，根據(jù)負載的穩(wěn)態(tài)目標能量需求預測負載在預測點k＝0、1、2、...、K的能量需求；以及實時優(yōu)化器，根據(jù)所預測的能量需求確定負載在預測點k＝0、1、2、...、K的最優(yōu)動態(tài)能量需要需求，并根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載。
2.如權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述實時優(yōu)化器用來將動態(tài)能量需要需求約束到一個界限，并根據(jù)約束的動態(tài)能量需要需求控制負載。
3.如權(quán)利要求2所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最大界限。
4.如權(quán)利要求2所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最小界限。
5.如權(quán)利要求2所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最大界限和最小界限。
6.如權(quán)利要求2所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，實時優(yōu)化器根據(jù)下式確定ΔFdynΔFdyn＝DFdyn-Fact其中D是由下式給出的(K+1)乘(K+1)矩陣D=1-11......-11]]>并且其中Fact是如下式所給出的(K+1)維向量，其中在第一分量中表示負載的實際能量消耗，其他分量為零Fact=Fact0···0]]>其中Fdyn是動態(tài)能量需要需求，并且其中ΔFdyn被約束到一個界限。
7.如權(quán)利要求6所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，ΔFdyn的界限包括最大界限。
8.如權(quán)利要求6所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，ΔFdyn的界限包括最小界限。
9.如權(quán)利要求6所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，ΔFdyn的界限包括最小界限和最大界限。
10.如權(quán)利要求1所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，所預測的能量需求由Funconstr表示，其中動態(tài)能量需要需求由Fdyn表示，并且其中Fdyn通過使基于Funconstr和Fdyn之間差異的二次函數(shù)最小化來確定。
11.如權(quán)利要求10所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)unconstr和Fdyn各具有維數(shù)K+1。
12.如權(quán)利要求10所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，實時控制器用來將Fdyn約束到一個界限并根據(jù)約束的Fdyn控制負載。
13.如權(quán)利要求12所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最大界限。
14.如權(quán)利要求12所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最小界限。
15.如權(quán)利要求12所述的過程控制系統(tǒng)，其特征在于，界限包括最小界限和最大界限。
16.一種用于控制負載1、2、...、N的過程控制方法，包括在預測控制器中，根據(jù)每個負載1、2、...、N的穩(wěn)態(tài)目標分配，預測每個負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的能量需求；在實時優(yōu)化器中，根據(jù)所預測的能量需求，確定每個負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的動態(tài)能量需要需求；以及根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
17.如權(quán)利要求16所述的過程控制方法，其特征在于，根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載包括將每個動態(tài)能量需要需求約束到一個相應的界限；以及根據(jù)相應的約束的動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
18.如權(quán)利要求17所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最大界限。
19.如權(quán)利要求17所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限。
20.如權(quán)利要求17所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限和相應的最大界限。
21.如權(quán)利要求17所述的過程控制方法，其特征在于還包括根據(jù)下式確定ΔFidynΔFidyn=DFidyn-Fiact]]>其中D是由下式給出的(K+1)乘(K+1)矩陣D=1-11······-11]]>并且其中Fiact是如下式給出的(K+1)維向量，其中第一分量中具有相應的一個負載的實際能量消耗，其余分量為零Fiact=Fiact0···0]]>其中i＝1、2、...、N表示負載，其中Fidyn表示負載1、2、...、N的動態(tài)能量需要需求，并且其中ΔFidyn被約束到相應的界限。
22.如權(quán)利要求21所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最大界限。
23.如權(quán)利要求21所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最小界限。
24.如權(quán)利要求21所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最小界限和相應的最大界限。
25.如權(quán)利要求16所述的過程控制方法，其特征在于，每個負載1、2、...、N的預測能量需求被表示成Fiunconstr，其中每個負載1、2、...、N的動態(tài)能量需要需求被表示成Fidyn，其中通過關(guān)于變量Fdyn和z使下面的二次函數(shù)最小化來確定Fidynf(F，z)＝‖F(xiàn)dyn-Funconstr‖2Q(1)+‖z‖2Q(2)其中Fdyn和Funconstr是各具有維數(shù)2N(K+1)的向量，其中Q(1)和Q(2)各是由下式給出的平方N(K+1)乘N(K+1)范數(shù)矩陣Q(j)=q1(j)···qN(j)]]>qi(j)=wi(j)I]]>其中I是(K+1)乘(K+1)單位矩陣，其中wi(1)和wi(2)是i＝1、2、...、N的處罰權(quán)重，并且其中z是具有2N(K+1)維的處罰向量。
26.如權(quán)利要求25所述的過程控制方法，其特征在于，F(xiàn)unconstr和Fdyn各具有K+1維。
27.如權(quán)利要求25所述的過程控制方法，其特征在于，根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N包括將Fidyn約束到相應的界限；以及根據(jù)約束的Fidyn控制負載。
28.如權(quán)利要求27所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最大界限。
29.如權(quán)利要求27所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限。
30.如權(quán)利要求27所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限和相應的最大界限。
31.一種用于控制負載1、2、...、N的過程控制方法，包括通過預測控制器，預測負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的總能量需求；通過實時優(yōu)化器，根據(jù)每個負載1、2、...、N的穩(wěn)態(tài)目標，將總能量需求在預測點k＝0、1、2、...、K分配給負載1、2、...、N；通過實時優(yōu)化器，根據(jù)所分配的能量需求，確定每個負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的動態(tài)能量需要需求；以及根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
32.如權(quán)利要求31所述的過程控制方法，其特征在于，對于負載1、2、...、N的總能量需求的分配包括對于每個負載i＝1、2、...、N和對于每個預測點k＝0、1、2、...、K，按照下式確定總能量需求的變化ΔFtot(k)ΔFtot(k)=Ftot(k)-Σi=1NFitarg(k)]]>按照下式將總能量需求在預測點k＝0、1、2、...、K分配給負載1、2、...、NFiallocated(k)=Fitarg(k)+widyn(k)ΔFtot(k)]]>其中Fitarg(k)是負載1、2、...、N的穩(wěn)態(tài)目標，以及其中widyn(k)是確定總能量需求的分配的權(quán)重。
33.如權(quán)利要求32所述的過程控制方法，其特征在于，widyn(k)由操作員來設置。
34.如權(quán)利要求32所述的過程控制方法，其特征在于，widyn(k)由經(jīng)濟負載分配模塊來設置。
35.如權(quán)利要求32所述的過程控制方法，其特征在于，F(xiàn)itarg(k)由操作員來設置。
36.如權(quán)利要求32所述的過程控制方法，其特征在于，F(xiàn)itarg(k)由經(jīng)濟負載分配模塊來設置。
37.如權(quán)利要求31所述的過程控制方法，其特征在于，根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N包括將每個動態(tài)能量需要需求約束到一個相應的界限；以及根據(jù)相應的約束的動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N。
38.如權(quán)利要求37所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最大界限。
39.如權(quán)利要求37所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限。
40.如權(quán)利要求37所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限和相應的最大界限。
41.如權(quán)利要求31所述的過程控制方法，其特征在于，在預測點k＝0、1、2、...、K分配給負載1、2、...、N的總能量需求被表示成Fidyn，其中過程控制方法還包括按照下式確定分配給負載1、2、...、N的總能量需求的變化ΔFidynΔFidyn=DFidyn-Fiact]]>其中D是由下式給出的(K+1)乘(K+1)矩陣D=1-11······-11]]>并且其中Fiact是如下式給出的(K+1)維向量，其中第一分量中具有相應負載的實際能量消耗，其他分量是零Fiact=Fiact0···0]]>其中i＝1、2、...、N表示負載，并且其中ΔFidyn被約束到一個相應的界限。
42.如權(quán)利要求41所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最大界限。
43.如權(quán)利要求41所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最小界限。
44.如權(quán)利要求39所述的過程控制方法，其特征在于，ΔFidyn的相應界限包括相應的最小界限和相應的最大界限。
45.如權(quán)利要求31所述的過程控制方法，其特征在于，分配到每個負載1、2、...、N的總能量需求被表示成Fiunconstr，其中每個負載1、2、...、N的動態(tài)能量需要需求被表示成Fidyn，其中通過關(guān)于變量Fdyn和z使以下二次函數(shù)最小化來確定Fidynf(F,z)＝‖F(xiàn)dyn-Funconstr‖2Q(1)+‖z‖2Q(2)其中Fdyn和Funconstr是各具有維數(shù)2N(K+1)的向量，其中Q(1)和Q(2)是由下式給出的各平方N(K+1)乘N(K+1)范數(shù)矩陣Q(j)=q1(j)···qN(j)]]>qi(j)=wi(j)I]]>其中j＝1、2，其中I是(K+1)乘(K+1)單位矩陣，其中wi(1)和wi(2)是i＝1、...、N的處罰權(quán)重，并且其中z是具有2N(K+1)維的處罰向量。
46.如權(quán)利要求45所述的過程控制方法，其特征在于，F(xiàn)unconstr和Fdyn各具有K+1維。
47.如權(quán)利要求45所述的過程控制方法，其特征在于，根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N包括將Fidyn約束到相應的界限；以及根據(jù)約束的Fidyn控制負載。
48.如權(quán)利要求47所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最大界限。
49.如權(quán)利要求47所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限。
50.如權(quán)利要求47所述的過程控制方法，其特征在于，相應的界限包括相應的最小界限和最大界限。
全文摘要
通過預測負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的總能量需求，通過在預測點k＝0、1、2、...、K向負載1、2、...、N分配總能量需求，通過根據(jù)所分配的能量需求確定每個負載1、2、...、N在預測點k＝0、1、2、...、K的動態(tài)能量需要需求，以及通過根據(jù)動態(tài)能量需要需求控制負載1、2、...、N，控制負載1、2、...、N。
文檔編號G05B13/02GK1735846SQ200380108343
公開日2006年2月15日 申請日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
發(fā)明者V·哈夫萊納 申請人:霍尼韋爾國際公司