[发明专利]用于计划预测超前补偿的方法和系统

说明书

本公开提供了计划过程内回路的需求的方法和系统。回路控制器包括：内回路控制系统，其配置成生成用于可控构件的控制输出信号；以及计划需求模块，其配置成从参数源接收过程的受控变量的参数值，并使用需求计划生成计划需求输出。所述回路控制器还包括计划预测模块，所述计划预测模块配置成基于所述内回路控制系统的历史性能和当前系统的动态特性预测计划参数的未来值，并生成计划速率输出。所述计划预测模块包括计划参数的变化率和超前时间输入，所述超前时间输入限定与所述参数速率信号一起使用以确定所述受控变量的未来预测值的前瞻时段。

技术领域

本公开的领域一般涉及过程控制回路，并且更具体地涉及用于降低过程控制装置的斜坡跟踪误差的方法和系统。

背景技术

在设计控制系统的内回路以缓解过程控制装置的斜坡跟踪误差时，暂态跟踪能力和稳态稳定性之间的平衡可能难以维持。阻尼内回路提供了可预测的稳定结果。然而，当内回路斜坡率增大时，暂态跟踪误差变得越发明显。这可能驱使更主动地调整内回路以满足暂态性能要求。主动增益和传统的前馈方法导致过冲和不期望的稳定性挑战。

对计划发动机参数(scheduled engine parameters)的暂态跟踪(Transienttracking)通常是在内回路稳定性和内回路频率响应之间折衷。设计具有低暂态跟踪的频率响应特性的内回路系统可能导致较不稳定的欠阻尼响应，在暂态过程中有过多的过冲(overshoot)。

更稳定的内回路设计为阻尼式或临界阻尼式。尽管临界阻尼式内回路表现良好，但暂态跟踪误差对总体系统设计而言可能较大。临界阻尼系统具有滞后需求输入的响应。此滞后通常与确定量的时间延迟有关。此时间滞后产生与需求斜坡率成正比的暂态跟踪误差。

发明内容

在一个实施例中，一种回路控制器，包括：内回路，所述内回路配置成生成用于可控构件的控制输出信号；以及计划需求模块(schedule demand module)，所述计划需求模块配置成从一个或多个参数源接收系统过程的受控变量的参数值，并使用需求计划生成计划需求输出。所述回路控制器还包括计划预测模块，所述计划预测模块配置成基于所述内回路控制系统的历史性能和当前系统的动态特性预测计划参数的未来值，并使用计划参数的变化率生成计划速率输出。所述计划预测模块包括计划参数的变化率(rate-of-changeof a scheduling parameter)和超前时间输入(lead time input)，所述超前时间输入限定与所述参数速率信号一起使用以确定所述受控变量的未来预测值的前瞻时段(look-ahead time period)。

可选地，所述一个或多个参数源包括物理传感器、虚拟传感器、电子模型结果、算法结果和其组合。同样可选地，所述一个或多个参数源包括来自监测至少一个受控变量的计算机系统的输出。所述内回路控制系统可以具自阻尼响应。

可选地，所述计划预测模块配置成通过预见由所述超前时间输入限定的需要所述可控构件的控制输出信号的未来值的时段，补偿内回路控制系统的动态性质，使得所述控制输出信号跟随所述计划需求输出，而没有明显的暂态跟踪误差。同样可选地，所述内回路控制系统包括第一求和结点，所述第一求和结点配置成接收所述计划速率输出和所述计划需求输出，并生成第一求和结点输出。所述内回路控制系统可以包括第二求和结点，所述第二求和结点配置成接收所述第一求和结点输出和所述计划需求输出，并生成内回路需求信号。

在另一实施例中，一种基于过程的计划参数的变化率和可选择的未来时段计划过程控制系统的内回路需求的方法。所述方法包括由感测系统从一个或多个传感器接收针对所述过程的受控变量的感测值；使用所述感测值，对于所述过程的至少一个受控变量中的每一个，确定要施加到所述内回路的值，所述至少一个受控变量的每个值基于所述计划参数的变化率和可选择的时段确定。