[发明专利]用于设计调节回路的方法和设备

说明书

用于设计调节回路的方法和设备。一种用于设计调节回路（R1，R2，41）的方法（40，50），其特征在于如下特征：‑执行对闭合的调节回路（R1，R2，41）的模拟（42，52），‑借助所述模拟（42，52）使所述调节回路（R1，R2，41）经受性能评定（10，20，30，43，53），以及‑通过所述性能评定（10，20，30，43，53）对所述设计的反作用（44，45，46，54，55，56）改进所述调节回路（R1，R2，41）。

技术领域

本发明涉及一种用于设计调节回路的方法。此外，本发明设计一种相应的设备、一种相应的计算机程序以及一种相应的存储介质。

背景技术

在调节和自动化技术中，任何独立的用于影响技术过程中的物理变量的作用流程被称为调节回路。变量的当前值或实际值为此被引回给调节器，该调节器经由负反馈抵消与所追求的值或额定值的任何偏差。

在此情况下算作调节器的任务的是根据预给定的要求确定调节变量在静态和动态特性方面的时间特性。为了满足（例如关于控制特性和干扰特性的）甚至矛盾的要求，常常需要较复杂的调节回路结构。这种调节器的质量是极其重要的，因为例如未充分调节的工业过程在调节变量过度偏离的情况下隐藏相当大的安全风险。

众所周知，不同的质量标准在各个控制参数变化时显示出部分相反的特性。如果例如提高回路增益，则上升时间缩短；而调整时间和上冲宽度增大。通用型（gattungsmäßig）调节回路的设计和该调节回路鉴于控制特性、干扰特性和鲁棒性特性的优化因此是特别的挑战。

DE102007050026A1公开了一种用于监控系统中、尤其机动车的发动机系统中的调节回路的方法。该方法规定，在一个或多个状态变化期间根据调节回路的预给定值和系统变量确定特征数并且根据所确定的特征数查明误差。

发明内容

本发明提供根据独立权利要求的用于设计调节回路的方法、相应的设备、相应的计算机程序以及相应的机器可读的存储介质。

根据本发明的方案所基于的知识是，调节回路根据现有技术由开发工程师设计和参数化。存在多种可能的实施方案，所述实施方案的选择基于系统和工程师的经验。除了调节回路结构的该选择之外，特别是多个调节参数的最优设定是极其耗时的，用于评定和选择这些参数的客观度量不可用。对于线性调节回路而言虽然存在用于调谐参数的自动化方法，然而这些方法具有非常限制性的前提。此外，这些方法的应用需要调节回路的主要特征的预给定。

用于对简单的自回归滑动平均模型（auto-regressive moving average，ARMA）的预控制的干扰补偿的基于优化的鲁棒设计虽然是可能的。这种设计可能基于模型参数的特定的不确定性范围。然而，已知的或可测量的干扰和线性的时不变的模型特征的假设在此情况下是主要限制。

在部分高度非线性的调节回路的一般观测和开发的范围中，所描述的方案此外只能受限制地应用，因为该方案通过将固定干扰抑制用作质量函数来只考虑对调节回路的要求的部分方面。

因此借助调节质量的多维评定的调节回路的与系统无关的设计构成所提出的方法的基本思想。在此，基于可信的模拟借助多个指标（control performance indicators（控制性能指标），CPIs）评价调节质量，所述指标是标准化的并且因此与系统无关。用于借助六个这种质量标准（CPI₁、CPI₂、CPI₃、CPI₄、CPI₅、CPI₆）和所得到的重点（SP）的这种性能评定（10）的示例可以从图1中获悉。在此基础上，在模拟运行（Simulationsdurchgängen）中可以系统性地改变并且在最不同的、基于优化所选择的测试情况下检验调节器的参数或甚至结构。