[发明专利]最优化装置及方法以及控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对成为控制对象的石油精制过程、石油化学过程等的工业过程进行最优化的最优化装置及方法以及控制装置及方法。

背景技术

作为石油精制过程、石油化学过程等工业过程的控制方法，知晓的有模型预测控制。模型预测控制原来在成为多输入输出系统的过程中，作为一面对相当于过程的输入的操作变量及相当于过程的输出的控制变量所规定的条件进行保持，一面使这些值向着目标值趋于稳定的控制方法而发展起来的。除此之外，现在，对过程的恒定状态的目标值，通过线性规划法（Linear Programming、以下简记为LP）及二次规划法（Quadratic Programming、以下简记为QP）等最优化方法来进行确定（参见专利文献1、非专利文献1～4）。

对这种模型预测控制的例子进行简单地说明。如图9所示，进行模型预测控制的系统包括恒定状态最优化部501和执行多变量模型预测控制运算的控制部502。恒定状态最优化部501通过输入最优化评价函数、上下限条件值、操作变量、控制变量等，并利用LP及QP等最优化方法来计算出控制对象的过程503在恒定状态下的最优目标值。控制部502输入最优目标值、控制变量及上下限值等，一边考虑给出的条件（上下限值）一边进行控制运算，以使过程503的操作变量及控制变量收敛于最优目标值。例如，控制部502进行控制，以使操作变量及控制变量不超出由上下限值所规定的界限范围。此外，关于模型预测控制的具体计算，由于在非专利文献4等中有详细的记述，故在此省略说明。

接着，对利用LP及QP来确定目标值的方法进行说明。在实际的过程的最优化中，有时对来自目前的恒定状态的差分进行最优化（以下称作差分型最优化）。例如，在专利文献1中，公开了有关以模型预测控制为对象的系统的恒定状态的最优化方法，但在此进行了差分型的最优化运算。又，在非专利文献2中，记载有通过LP来对过程的最优化进行确定的方法，但在此也使用了差分型的最优化。

以下，假设ｕ₁、ｕ₂、···ｕ_m表示操作变量，ｙ₁、ｙ₂、···ｙ_n表示控制变量的值。操作变量的个数为m、控制变量的个数为n。又设ｋ为表示目前的控制周期的索引。当将控制变量及操作变量合成作为向量进行处理时，可以用下式（1）进行表示。并且，当控制变量和操作变量为一个向量进行处理时，可以如下式（2）所示地用ｘ来表示。又，差分型的最优化问题可以如式（3）所例示地进行记述。

【算式1】

u=[u₁,u₂,...,u_m]^T,y=[y₁,y₂,...,y_n]^T...(1)

x=[u^T，y^T]^T...(2)