[发明专利]空气分离系统的模型预测控制方法

权利要求书

1.用于控制低温空气分离系统中的中间产物和下游输出产品的方法，所述中间产物在所述输出产品之前产生，所述输出产品的测量值变量与所述中间产物的较早测量值变量相关，所述中间产物测量值和输出产品测量值取决于独立可变现象，所述方法由软件操作的控制计算机实现，它包括以下步骤：

a.对所述中间产物、所述输出产品和所述独立可变现象进行测量；

b.根据所述独立可变现象预测所述中间产物的测量值并且输出该预测值；

c.确定所述中间产物的预测值与该中间产物的实际测量值之差，从而得到所述中间产物的当前预测误差值；

d.通过使用一个输入的可信度因子将所述中间物的当前预测误差值转换为所述中间产物的实际当前预测误差值；

e.通过与先前计算的值相关联来估算所述中间产物的所述真实当前预测误差值的未来值；

f.采用在步骤d和e估算的中间产物的所述真实的当前和未来预测误差值来修正所述输出产品的测量值预测值，这一行为要在中间产物的所述真实的当前预测误差值以及所述中间产物的所述真实预测误差的未来值对所述输出产品的测量值产生影响之前进行；

g.在过程调节媒介中采用在步骤f中修正过的所述输出产品测量值的预测值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：

h.响应当前测定的输出产品值，校正所述输出产品的预测值，方式为：

(1)确定所述输出产品的预测测量值与所述当前测量的输出

产品值之间的差别，得到一个输出产品预测误差，

(2)使用一个可变过滤函数，将噪声从所述输出产品预测误

差中去掉，所述可变过滤函数取决于所述输出产品的测量

值的水平。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤h(2)进一步包括：

(i)确定输出产品的预测值与测定值之间的差别，得到一个当

前预测误差；

(ii)至少在部分程度上依据输出产品的所述测定值来计算一

个过滤常数；

(iii)通过采用(ii)中计算的所述过滤常数对所述输出产品的所

述当前预测误差进行过滤，产生一个实际上不灵敏的噪声

预测误差估算值；

(iv)采用对所述输出产品的经过滤的低噪声灵敏度预测误差

估算值来校正所述输出产品测量值的预测值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法适用于包括一个低压分离塔和一个氩塔的低温空气分离设备，所述中间产物是来自所述低压分离塔的氩塔进料氩含量，所述输出产品是来自所述氩塔的产品氩，并且包括氮杂质。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(b)提供对氩塔进料氩含量的未来响应预测和当前预测的氩塔进料氩含量，步骤(c)得出测定的氩塔进料氩含量与所述当前预测的氩塔进料氩含量之差，从而得到当前氩塔进料氩含量的预测误差值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(f)采用氩塔进料氩含量预测误差值来确定来自所述氩塔中的产品氩杂质含量的当前与未来的响应预测值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于(f)和(g)之间还包括以下步骤：

如果测定的产品氩氮含量值在设定的极限范围之内，那么选择该值输出到控制系统，如果不在设定的极限范围之内，那么选择产品氩氮含量的模型预测值作为输出，以保证超出范围的产品氩氮含量测量值不被所述控制系统所使用。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在步骤(f)和(g)之间还包括以下额外的步骤：

确定一个过滤函数，该函数取决于产品氩氮含量的水平；

将所述过滤函数，用于从测定的产品氩氮含量值和模型预测的产品氩氮含量值之差确定的产品氩氮含量预测误差，以确定预测的校正值。