[发明专利]用于无扰动PID控制器切换的方法和系统

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及连续过程控制(CPC)，更具体来说，涉及动态配置CPC算法。

背景技术

一种用于连续过程控制的常用算法称作“PID”算法，其中术语“PID”指的是比例(proportional)、积分(integral)及导数(derivative)。在工业控制系统中，存在许多不同类型的PID算法。PID算法的最常见类型是“非交互的”或者“交互的”。对于交互算法，比例、积分以及导数项按照这些项进行交互(例如这些项串行地被确定)的方式来组合。对于非交互算法，比例、积分以及导数项按照这些项不进行交互(例如这些项并行地被确定)的方式来组合。

各算法类型在不同应用以及在不同控制模式中具有有益效果。在控制应用中，可能希望从一种控制算法类型到另一种控制算法类型来回反复迭代地切换，以便试探性地确定该应用的最佳算法。另外，在系统操作的过程中，不同控制目标和操作条件可出现，它使得希望从一种控制算法类型切换到另一种控制算法类型。一个示例是分程温度控制，其中PID输出分为两个范围：一个用于加热以及一个用于冷却。对于加热范围的期望算法类型可不同于对于冷却范围的期望算法类型。在连续过程控制(CPC)应用中，停止控制系统以改变控制算法会耗费过量的时间和金钱。

在尝试避免这种时间和金钱的损失中，一些CPC算法提供动态配置，它表示在无需停止控制系统的情况下的PID算法类型之间的切换。通过这种动态配置，在控制系统算法输出中可存在急剧变化。这种急剧变化可使受控过程变得不稳定，可能导致紧急停机和/或最终产品降级。

发明内容

在一个实施例中，描述一种用于在连续过程控制系统中从第一控制算法切换到第二控制算法的方法。在一个实施例中，该方法包括执行第一控制算法、确定从第一控制算法切换到第二控制算法以及执行第二控制算法。对于第二控制算法的至少第一次执行，调整第二控制算法中使用的至少一个状态变量。

在另一个实施例中，描述一种用于控制过程的过程控制系统。该系统包括：多个传感器，配置成检测待控制的过程的参数；多个本地控制器，配置成调整过程的参数；以及至少一个中央控制器，耦合到传感器和本地控制器。中央控制器配置成执行连续过程控制算法来根据来自传感器的数据来确定调整，这些调整待由本地控制器来进行。中央控制器还配置成从第一控制算法切换到第二控制算法，并且对于第二控制算法的至少第一次执行，调整第二控制算法中使用的至少一个状态变量。

在又另一个实施例中，描述一种用于连续过程控制系统的控制器。控制器包括耦合到存储器的处理器。处理器编程为执行连续过程控制算法，以便生成PID输出。控制器还编程为从第一控制算法切换到第二控制算法，并且对于第二控制算法的至少第一次执行，调整第二控制算法中使用的至少一个状态变量。

附图说明

图1是连续过程控制系统的示意框图；

图2是串行类型PID算法的框图；

图3是并行类型PID算法的框图；

图4是串行和并行类型的PID算法和动态“无扰动”切换的框图；

图5是与图4所示的动态无扰动切换配合使用的串行类型PID算法的框图；以及

图6是与图4所示的动态无扰动切换配合使用的并行类型PID算法的框图。

具体实施方式

通过举例而不是作为限制，以下具体实施方式示出本发明的实施例。预期本发明对连续过程控制系统具有一般应用，而并不局限于关于任一个这种特定系统的实现。

本文所使用的、以单数形式记载且具有数量词“一”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，本发明的“一个实施例”的说法不是意在解释为排除也结合了记载特征的其它实施例的存在。

本文所使用的术语“处理器”指的是中央处理器、微控制器、简化指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路以及能够执行本文所述功能的任何其它电路、处理器或控制器。

本文所使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储器中存储供处理器执行的任何计算机程序，其中存储器包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型只是示范性的，因而并不是限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。

图1是连续过程控制系统10的示意框图。系统10包括耦合到输入/输出(I/O)总线14和现场总线(fieldbus)16的中央控制器12或处理器。