[发明专利]一种模型预测控制器的人机交互式维护系统及设备

权利要求书

1.一种模型预测控制器的人机交互式维护系统，用于对过程系统的模型预测控制器进行维护，其特征在于，所述维护系统包括：

匹配判断模块，用于获取过程系统的实时过程数据，获取模型预测控制器的控制器参数，并基于操作员预先设定的匹配指标，判断当前运行的预测模型与过程系统是否匹配；若是，生成入库信号；若否，生成报警信号；

入库模块，用于在接收到入库信号时，将当前运行的预测模型作为历史预测模型保存至模型库，以及，将当前的预测模型对应的控制器参数作为历史控制器参数保存至参数库；

模型拟合模块，用于在接收到操作员的模型拟合请求时，基于操作员输入的拟合数据范围，对模型库中的历史预测模型进行拟合，得到在拟合数据范围上的拟合度符合要求的至少一个历史预测模型，作为待选预测模型；以及，基于操作员对某一待选预测模型的选定操作，将该待选预测模型作为与过程系统匹配的预测模型输出，或者作为测试模型输出；

模型辨识模块，用于在接收到操作员的模型辨识请求时，基于操作员输入的辨识数据范围进行模型辨识，生成测试模型；

测试模块，用于基于所述测试模型，获取与所述测试模型适配的测试参数；以及，基于测试模型和测试参数，根据操作员输入的测试数据范围和测试参数修改操作进行开环模拟计算，得到开环输出，并基于操作员对所述开环输出的选定操作，将该开环输出对应的测试模型和测试参数，作为与过程系统匹配的预测模型和控制器参数。

2.根据权利要求1所述的维护系统，其特征在于，在匹配判断模块中，所述控制器参数包括：被控变量的设定值；所述实时过程数据包括：被控变量的测量值、操作变量的测量值；

所述匹配指标包括：窗口长度h、标准差阈值s_thrd、延迟报警时长t₁、延迟入库时长t₂；且ht₁，ht₂，t₁、t₂均为h的整数倍；

所述窗口长度h表示每次被用于判断当前运行的预测模型与过程系统是否匹配的被控变量的测量值的时间长度；

所述标准差阈值s_thrd表示容许被控变量的测量值波动的范围指标；

延迟报警时长t₁表示允许被控变量的测量值的波动超出标准差阈值s_thrd而不报警的时长；

延迟入库时长t₂表示允许被控变量的测量值在标准差阈值s_thrd内波动而不入库的时长。

3.根据权利要求2所述的维护系统，其特征在于，在匹配判断模块中，所述基于操作员预先设定的匹配指标，根据所述实时过程数据判断当前运行的预测模型是否匹配，包括：

基于过程系统的实时过程数据，获取被控变量在每个窗口长度h上的测量值；

根据公式(1)计算第t时刻的第i个被控变量的测量值pv(i,t)与设定值sp(i,t)的偏差e(i,t)，i为正整数；

基于e(i,t)，根据公式(2)计算第t时刻的第i个被控变量在窗口长度h内的标准差s(i,t)；

判断在t时刻前推的连续的t₁时长内，s(i,t)、s(i,t-h)、s(i,t-2h)、……、s(i,t-t₁)的值是否均不在标准差阈值s_thrd内；若是，则判定当前的预测模型与过程系统不匹配；

判断在t时刻前推的连续的t₂时长内，s(i,t)、s(i,t-h)、s(i,t-2h)、……、s(i,t-t₂)的值是否均在标准差阈值s_thrd内；若是，则判定当前的预测模型与过程系统匹配；

所述公式(1)为：

e(i,t)＝pv(i,t)-sp(i,t) (1)

公式(1)中，pv(i,t)表示第t时刻的第i个被控变量的测量值，sp(i,t)表示第t时刻的第i个被控变量的设定值；

所述公式(2)为：

公式(2)中，e(i,t-j)表示第t-j时刻的第i个被控变量的测量值与设定值的偏差。

4.根据权利要求1所述的维护系统，其特征在于，所述预测模型包括模型参数；

当所述模型为二阶模型时，所述模型参数包括：增益、时间常数一、时间常数二、时滞、积分标志位。