JP2015507300A5

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Publication number: JP2015507300A5
Application number: JP2014556630A
Authority: JP
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2033-02-06

Description

本発明を例示的な実施形態を参照しながら具体的に図示・説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部の様々な変更が可能であることを理解するであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
指定された最適レベルにプロセス系統を維持しながら、過度の外乱、モデルの不確かさおよび準共線性への過剰反応に対する多変数コントローラのロバスト性を向上させる、コンピュータベースの方法であって、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適な目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表すトレードオフ係数（ΔＪ）に関して、ユーザにより指定された数値を受け取る、受取り過程と、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの、操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の複数の目標を算出する、算出過程と、
前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記複数の目標から、使用する目標を選択する、選択過程と、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成する、生成過程と、
を含む、方法。
〔態様２〕
態様１に記載の方法において、プロセスの、操作変数および制御変数の各目標を算出するための前記目標関数が、経済性最適化（コスト最小化）目的関数または制約付き制御（変動最小化）目的関数である、方法。
〔態様３〕
態様２に記載の方法において、前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記複数の目標から、使用する目標を選択する前記過程が、前記制約付き制御（変動最小化）目的関数からの前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御（変動最小化）目的関数から算出した目標を選択することを含む、方法。
〔態様４〕
態様３に記載の方法において、さらに、
前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで（例えば、プロセスが定常状態になるまで）、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し続ける、過程、
を含む、方法。
〔態様５〕
態様１に記載の方法において、さらに、
前記受取り過程、前記算出過程、前記選択過程および前記生成過程を、少なくとも１回実行する、実行過程と、
前記動的変動プランを前記多変数コントローラに組み込む、組込み過程と、
これら実行過程および組込み過程を、所定の終了条件を満たすまで繰り返す過程と、
を含む、方法。
〔態様６〕
態様１に記載の方法において、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定する過程と、
指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用する過程と、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する過程と、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成する過程と、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込む過程と、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定する過程と、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新する過程と、
を含む、方法。
〔態様７〕
態様６に記載の方法において、さらに、
前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージン（ＣＶのアクティブな制約の緩和）を採用する過程、
を含む、方法。
〔態様８〕
態様６に記載の方法において、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する前記過程が、単一の操作変数（ＭＶ）ステップの代わりに、要求される前記プロセス制約から離れるように、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）に対してステップを同時に用いることを含む、方法。
〔態様９〕
態様６に記載の方法において、さらに、
更新後の前記初期モデルが１つ以上の所定の条件を満たしているか否かを判定する過程と、
前記モデルが前記所定の条件を満たしていない場合に、
ユーザにより指定されたトレードオフ係数を受け取る過程、定常状態の目標を算出する過程、算出した前記定常状態の目標の中から目標を選択する過程、動的変動プランを生成する過程、既存のプロセス制御モデルを指定する過程、指定された前記トレードオフ係数を使用する過程、ステップ信号を算出する過程、変動プランを生成する過程、前記変動プランを組み込む過程、前記応答変数を測定する過程および前記初期モデルを更新する過程を、少なくとも１回実行する、条件付き実行過程と、
前記判定過程および前記条件付き実行過程を、所定の終了条件を満たすまで繰り返す過程と、
を含む、方法。
〔態様１０〕
多変数コントローラのロバスト性を向上させる装置であって、
プロセス系統に接続された多変数コントローラと、
前記多変数コントローラに接続されたコンピュータ手段と、
前記コンピュータ手段に接続されたユーザインターフェースとを備え、
前記コンピュータ手段が、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表す、ユーザにより指定されたトレードオフ係数（ΔＪ）を受け取り、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の目標を算出し、
前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記目標から、使用する目標を選択し、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成し、
前記ユーザインターフェースは、
ユーザが、プロセス最適操業とプロセス摂動との間で前記トレードオフ係数を調整することを可能にする、装置。
〔態様１１〕
態様１０に記載の装置において、プロセスの、操作変数および制御変数の各目標を算出するための前記目標関数が、経済性最適化（コスト最小化）目的関数および制約付き制御（変動最小化）目的関数のうちの少なくとも１つである、装置。
〔態様１２〕
態様１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記制約付き制御（変動最小化）目的関数からの前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御（変動最小化）目的関数から算出した目標を選択する、装置。
〔態様１３〕
態様１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで（例えば、プロセスが定常状態になるまで）、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し続ける、装置。
〔態様１４〕
態様１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記動的変動プランを前記多変数コントローラに組み込み、前記コンピュータ手段による、受け取ること、算出すること、選択すること、生成すること、および組み込むことを、所定の終了条件を満たすまで繰り返す、装置。
〔態様１５〕
態様１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定し、
ユーザにより指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用し、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出し、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成し、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込み、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定し、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新する、装置。
〔態様１６〕
態様１５に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージン（ＣＶのアクティブな制約の緩和）を採用する、装置。
〔態様１７〕
態様１５に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する際に、単一の操作変数（ＭＶ）ステップの代わりに、要求されるプロセス制約から離れるように、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）に対してステップを同時に加える、装置。
〔態様１８〕
態様１５に記載の装置において、前記多変数コントローラが、更新された前記モデルを利用して前記プロセス系統を制御し、前記コンピュータ手段が、ステップ試験信号を伴う変動プランを適用することおよび前記応答変数を測定することを繰り返し、前記プロセス系統のモデルをさらに改良する、装置。
〔態様１９〕
コンピュータプログラム命令のセットを記憶した非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体を備え、
前記コンピュータプログラム命令のセットは、コンピュータで実行され、プロセス系統に接続された多変数コントローラのロバスト性を向上させる、コンピュータプログラムプロダクトであって、
前記コンピュータプログラム命令のセットが、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適な目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表す、ユーザにより指定されたトレードオフ係数（ΔＪ）を取得する命令と、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの、操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の複数の目標を算出する命令であって、当該プロセスの操作変数および制御変数の目標を算出するための目標関数が、それぞれ、経済性最適化（コスト最小化）目的関数および制約付き制御（変動最小化）目的関数である命令と、
前記制約付き制御（変動最小化）目的関数からの前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御（変動最小化）目的関数から算出した目標を選択する命令であって、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで（例えば、プロセスが定常状態になるまで）、前記経済性最適化（コスト最小化）目的関数から算出した目標を選択し続ける命令と、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成する命令と
を含む、コンピュータプログラムプロダクト。
〔態様２０〕
態様１９に記載のコンピュータプログラムプロダクトにおいて、前記コンピュータプログラム命令のセットが、多変数コントローラのロバスト性を向上させるためにコンピュータによって実行されるものであり、
前記コンピュータプログラム命令のセットが、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定する命令と、
ユーザにより指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用する命令と、
前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージン（ＣＶのアクティブな制約の緩和）を採用する命令と、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する命令と、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成する命令と、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込む命令と、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定する命令と、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新する命令と、
を含む、コンピュータプログラムプロダクト。

Claims

指定された最適レベルにプロセス系統を維持しながら、過度の外乱、モデルの不確かさおよび準共線性への過剰反応に対する多変数コントローラのロバスト性を向上させる、コンピュータベースの方法であって、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適な目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表すトレードオフ係数（ΔＪ）に関して、ユーザにより指定された数値を受け取る、受取り過程と、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの、操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の複数の目標を算出する、算出過程と、
前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記複数の目標から、使用する目標を選択する、選択過程と、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成する、生成過程と、
を含む、方法。
請求項１に記載の方法において、プロセスの、操作変数および制御変数の各目標を算出するための前記目標関数が、経済性最適化目的関数または制約付き制御目的関数である、方法。
請求項２に記載の方法において、前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記複数の目標から、使用する目標を選択する前記過程が、前記制約付き制御目的関数からの前記経済性最適化目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御目的関数から算出した目標を選択することを含む、方法。
請求項３に記載の方法において、さらに、
前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し続ける、過程、
を含む、方法。
請求項１に記載の方法において、さらに、
前記受取り過程、前記算出過程、前記選択過程および前記生成過程を、少なくとも１回実行する、実行過程と、
前記動的変動プランを前記多変数コントローラに組み込む、組込み過程と、
これら実行過程および組込み過程を、所定の終了条件を満たすまで繰り返す過程と、
を含む、方法。
請求項１に記載の方法において、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定する過程と、
指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用する過程と、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する過程と、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成する過程と、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込む過程と、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定する過程と、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新する過程と、
を含む、方法。
請求項６に記載の方法において、さらに、
前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージンを採用する過程、
を含む、方法。
請求項６に記載の方法において、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する前記過程が、単一の操作変数（ＭＶ）ステップの代わりに、要求される前記プロセス制約から離れるように、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）に対してステップを同時に用いることを含む、方法。
請求項６に記載の方法において、さらに、
更新後の前記初期モデルが１つ以上の所定の条件を満たしているか否かを判定する過程と、
前記モデルが前記所定の条件を満たしていない場合に、
ユーザにより指定されたトレードオフ係数を受け取る過程、定常状態の目標を算出する過程、算出した前記定常状態の目標の中から目標を選択する過程、動的変動プランを生成する過程、既存のプロセス制御モデルを指定する過程、指定された前記トレードオフ係数を使用する過程、ステップ信号を算出する過程、変動プランを生成する過程、前記変動プランを組み込む過程、前記応答変数を測定する過程および前記初期モデルを更新する過程を、少なくとも１回実行する、条件付き実行過程と、
前記判定過程および前記条件付き実行過程を、所定の終了条件を満たすまで繰り返す過程と、
を含む、方法。
多変数コントローラのロバスト性を向上させる装置であって、
プロセス系統に接続された多変数コントローラと、
前記多変数コントローラに接続されたコンピュータ手段と、
前記コンピュータ手段に接続されたユーザインターフェースとを備え、
前記コンピュータ手段が、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表す、ユーザにより指定されたトレードオフ係数（ΔＪ）を受け取り、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の目標を算出し、
前記トレードオフ係数に基づいて、算出した前記目標から、使用する目標を選択し、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成し、
前記ユーザインターフェースは、
ユーザが、プロセス最適操業とプロセス摂動との間で前記トレードオフ係数を調整することを可能にする、装置。
請求項１０に記載の装置において、プロセスの、操作変数および制御変数の各目標を算出するための前記目標関数が、経済性最適化目的関数および制約付き制御目的関数のうちの少なくとも１つである、装置。
請求項１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記制約付き制御目的関数からの前記経済性最適化目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御目的関数から算出した目標を選択する、装置。
請求項１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し続ける、装置。
請求項１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記動的変動プランを前記多変数コントローラに組み込み、前記コンピュータ手段による、受け取ること、算出すること、選択すること、生成すること、および組み込むことを、所定の終了条件を満たすまで繰り返す、装置。
請求項１０に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定し、
ユーザにより指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用し、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出し、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成し、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込み、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定し、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新する、装置。
請求項１５に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージンを採用する、装置。
請求項１５に記載の装置において、前記コンピュータ手段が、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出する際に、単一の操作変数（ＭＶ）ステップの代わりに、要求されるプロセス制約から離れるように、プロセスの複数の操作変数（ＭＶ）に対してステップを同時に加える、装置。
請求項１５に記載の装置において、前記多変数コントローラが、更新された前記モデルを利用して前記プロセス系統を制御し、前記コンピュータ手段が、ステップ試験信号を伴う変動プランを適用することおよび前記応答変数を測定することを繰り返し、前記プロセス系統のモデルをさらに改良する、装置。
プロセス系統に接続された多変数コントローラのロバスト性を向上させるように、コンピュータに命令を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記命令が、
前記多変数コントローラの最新のサイクルにおいて経済性に係る最適な目的関数のもとで操業している前記プロセス系統に対する許容範囲を表す、ユーザにより指定されたトレードオフ係数（ΔＪ）を取得することと、
複数の相異なる目的関数を用いて、プロセスの、操作変数（ＭＶ）および制御変数（ＣＶ）の複数の目標を算出することであって、当該プロセスの操作変数および制御変数の目標を算出するための目標関数が、それぞれ、経済性最適化目的関数および制約付き制御目的関数であることと、
前記制約付き制御目的関数からの前記経済性最適化目的関数の増加変化が前記トレードオフ係数を超える場合には、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し、前記増加変化が前記トレードオフ係数以下の場合には、前記制約付き制御目的関数から算出した目標を選択することであって、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択した場合に、前記多変数コントローラの後続のサイクルにおいても、規定された時間が経過するまで、前記経済性最適化目的関数から算出した目標を選択し続けることと、
選択した前記目標から、要求されるプロセス制約に準拠した動的変動プランを生成することと
を含む、コンピュータプログラム。
請求項１９に記載のコンピュータプログラムにおいて、前記命令が、さらに、
前記多変数コントローラにおける既存のプロセス制御モデルを、初期モデルとして指定することと、
ユーザにより指定された前記トレードオフ係数（ΔＪ）を、経済性に係る目的関数の容認される劣化を表す許容範囲として使用することと、
前記モデルにおける準共線性に起因してプロセス変数の前記目標が特異点に近づくのを防止するように、プロセス出力マージンを採用することと、
前記コントローラが変動最小化モードで動作しているときに、前記プロセス制約および経済性に係る関数の前記劣化の限度に従いながら、プロセスの操作変数（ＭＶ）信号のうち、ステップを加える対象として選択された操作変数（ＭＶ）信号に対して加えるステップ信号を算出することと、
公称制御信号と前記ステップ試験信号とを組み合わせた変動プランを生成することと、
前記変動プランを前記多変数コントローラに組み込むことと、
プロセスの、操作変数（ＭＶ）の応答変数および制御変数（ＣＶ）の応答変数を測定することと、
前記初期モデルを改良するように、当該初期モデルを、測定した前記応答変数を用いて更新することと、
を含む、コンピュータプログラム。