[发明专利]用于生产厂的集成优化和控制

说明书

技术领域

本发明通常涉及控制系统并且尤其涉及使用参数多面模型的、用于生产厂的集成优化和控制。

背景技术

由于这种方法可能提供的潜在经济利益的原因，处理厂的集成优化和控制已被长期关注。过去提出了大量的解决方案，而且一些可商业获得的软件供应试图满足针对这样解决方案的巨大需求。然而，一些对这样的解决方案的实现的关键技术挑战依然存在，包括：(1)厂优化和厂控制解决方案之间的不一致性，(2)集成优化和控制解决方案的计算复杂性，和(3)用于复杂处理厂的集成解决方案的可测量性和可维护性。

发明内容

本发明提供了使用参数多面模型来优化和控制生产厂的新技术。特别地，参数多面模型可以被配置成维持涉及生产厂的第一组参数(例如，用于控制的动态模型的参数)与涉及生产厂的第二组参数(例如，用于经济优化的经济模型的参数)的一致性。通常第一组参数与第二组参数不同。例如，第一组参数可以表示低水平实时控制参数而第二组参数可以表示高水平经济参数。利用合适的参数化可以允许参数多面模型在合理的时间内给出用于决策环境的、生产厂的合适水平的细节。特别地，参数多面模型可以在一定时间范围内将第一组参数映射到第二组参数，在该时间范围内允许由控制系统基于第二组参数来控制处理厂。在某些实施例中，映射可以是处理厂当前的和/或预期的操作条件的函数。

附图说明

在参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点会变得更好理解，在所有附图中，相同标记代表相同部件，在附图中：

图1是集成的处理厂优化和控制系统的示例性实施例的框图；

图2是具有参数多面模型的、图1的集成的处理厂优化和控制系统的示例性实施例的框图；

图3是参数非线性动态近似器(PUNDA)模型的示例性实施例的框图，PUNDA模型耦接到物理处理或者它的表示，为了训练PUNDA模型从而与图2的参数多面模型一起使用；

图4是可以使用图1的集成的处理厂优化和控制系统的乙醇生产厂的示例性实施例的框图；

图5是具有用于管理图2的各个参数多面模型的参数混合建模构架的集成的处理厂优化和控制系统的示例性实施例的框图；以及

图6是示例性企业级处理厂结构的框图，在该示例性企业级处理厂结构中可以利用图1的集成的处理厂优化和控制系统。

具体实施方式

现在转向附图并且首先参考图1，其示出了集成的处理厂优化和控制系统10。集成的处理厂优化和控制系统10可以包括优化系统12和控制系统14两者。优化系统12通常可以用于优化集成的处理厂优化和控制系统10的一个或多个处理厂16的操作。例如，优化系统12典型地可以由厂经理，区域经理，和其他高级执行官用来优化一个或多个处理厂16的操作。同样地，典型地结合优化系统12使用的优化参数18可以包括成本数据(例如，材料投入的成本数据)、价格数据(例如，生产输出的价格数据)、各个厂的收益率、全面收益率、各个厂的生产能力限制、全面生产能力限制、各个厂的产量模型、全面产量模型、设备效率等等。相反地，控制系统14通常可以用于控制集成的处理厂优化和控制系统10的一个或多个处理厂16的操作。同样地，典型地结合控制系统14使用的控制参数20可以包括可以依赖于处理厂测量(例如，传感器读数，诸如温度、压力、流速的测量)、激励器设置等等的处理厂16模型的参数(例如用于发酵处理的反应速率、处理收益、处理滞留时间等等)。

换句话说，优化系统12和控制系统14可以在两个不同的水平上运行。例如，优化系统12可以涉及优化一个或多个处理厂16的性能。同样地，优化系统12可以从一个或多个处理厂16接收处理输出22和处理输入24，以修改由优化系统12使用的处理厂16的合适模型的优化参数18。这些优化参数18随后可以用于通过例如修改可以被发送到一个或多个处理厂16的处理输入24来优化一个或多个处理厂16。相反地，控制系统14可以涉及一个或多个处理厂16的低水平的、实时的控制。同样地，控制系统14可以从一个或多个处理厂16接收处理输出22和处理输入24，以修改控制参数20。这些控制参数20随后可以通过例如修改可以被发送到一个或多个处理厂16的处理输入24来控制一个或多个处理厂16。如果控制参数20和优化参数18保持一致，则可以会更有效地维持由优化系统12和控制系统14所做决定的一致性，如在下面更详细描述的。在这里描述的参数多面模型通过将优化参数18和控制参数20当作下面的多面模型的不同面来维持一致性，其中各个面参数之间的映射是多面模型的组成部分。