[发明专利]用于工厂控制系统的随需自动调谐器

说明书

技术领域

本发明一般涉及过程(process)自动化技术，特别是自动调谐(tune)系统参数以达到期望的过程输出的控制系统。

背景技术

工业工厂(plant)过程包含实现过程自动化的嵌入式系统。由于过程变得复杂，控制遍及于整个系统中，分布式控制指遍及整个工厂系统以控制子过程的嵌入式处理器。嵌入式处理器运行程序以监控工厂子过程或子系统的输出。输出可能是位置、温度、压力、电压或用于子过程的任何其它的适当参数。传感器将参数转换为电信号，并利用模数(A/D)转换器为嵌入式处理器量化所述电信号。基于参数的给定值，嵌入式处理器改变子过程输入直到子过程输出达到参数的目标值。

比例积分微分(PID)控制器常常用于控制个别子过程。对于比例控制器，控制器输出与关注的参数测量误差是成比例的，其中误差定义为参数目标值与参数测量之间的差。比例积分(PI)控制器设计来通过使控制器的输出与存在误差的时间量成比例而消除与比例控制器相关的偏移。在比例积分微分(PID)控制器中，微分作用被加入以加快响应速度并预测变化。导数项作用于误差变化率。

调谐PID控制回路可能是过程工程师耗时的任务。如果工厂系统包含多个PID控制器以控制多个子系统，调谐整个系统可能需要大量的工程努力。当考虑到具有数以千计PID回路的工厂系统时，该努力变得真正艰难。本发明发明者已经意识到必需改良调谐分布式控制工厂系统的方法。

发明内容

这里描述用于自动调谐分布式控制工厂系统(auto-tuningdistributed control plant system)的系统和方法的实施例。系统实施例包括具有至少一个工厂子系统的工厂系统。该系统也包括耦合到工厂子系统的控制器，因此来自工厂子系统输出的反馈连接耦合到控制器的输入。控制器包括调谐器模块。控制器具有转移函数，并且反馈连接为子系统提供复合转移函数。调谐器模块依据工厂子系统的限定自动设置从预先确定的多个带宽中选择的控制器转移函数带宽。调谐模块依据至少一个拟合-误差标准迭代调整控制器转移函数的系数以调谐复合子系统转移函数为目标转移函数，并且如果基于调谐的结果必要时选择新的带宽并重新调整控制器。

方法实施例包括响应于输入激励为至少一个工厂子系统选择目标回路转移函数，为工厂子系统转移函数选择至少一个拟合-误差标准，并且自动输入输入激励并调谐工厂子系统转移函数为目标回路转移函数。该调谐包括依据工厂子系统的限制从多个确定的带宽中自动选择工厂子系统转移函数的带宽，输入输入激励到工厂子系统，响应于输入激励确定工厂子系统转移函数与目标回路转移函数的拟合-误差，并依据拟合-误差标准继续选择带宽。

该发明内容确定为提供本发明专利申请主题的概要。它确定为提供本发明唯一的或详尽的解释。所包括的详细说明提供关于本专利申请主题的进一步信息。

附图说明

图1A示出闭环系统反馈控制结构的结构图。

图1B示出具有附加自动调谐的闭环系统的实施例的结构图。

图2示出利用闭环系统的调谐操作例子的图表。

图3A示出开环系统控制结构的结构图。

图3B示出具有附加自动调谐的开环系统的实施例的结构图。

图4示出利用开环系统的调谐操作例子的图表。

具体实施方式

在以下详细说明中，此处参考作为组成部分的附图，并且本发明可以实施的具体实施例以图解方式示出。应当了解其它实施例可以使用，并且可做出结构上或逻辑上的变化，而不脱离本发明的范围。

在一实施例中，用软件或软件与执行工序的人的结合来实现此处描述的函数或算法。软件包括存储于计算机可读介质(如存储器或其它类型存储设备)上的计算机可执行指令。术语“计算机可读介质”也用于表示其上传输有软件的载波。此外，这种函数相当于模块，其可以是软件、硬件、固件或它们的任意结合。如所期望的，在一个或多个模块中执行多个函数，并且所描述的实施例仅仅是例子。软件运行在数字信号处理器、ASIC、微处理器或运行在计算机系统(例如个人计算机、服务器或其它计算机系统)中的其它类型的处理器。