ES2328242T3 - Procedimiento y dispositivo de regulacion suboptima por medio de una estrategia de busqueda y procedimiento y dispositivo de descomposicion de gas, especialmente de descomposicion de aire a baja temperatura. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para regular un sistema técnico que presenta al menos - una magnitud de ajuste, - una magnitud de regulación y - una magnitud de perturbación que actúa desde fuera del sistema sobre la magnitud de regulación, en donde se prevén - un primer modelo físico-matemático que describe la relación entre la magnitud de ajuste y la magnitud de regulación, - un segundo modelo físico-matemático que describe la relación entre la magnitud de perturbación y la magnitud de regulación, - una predicción para la evolución temporal futura de la magnitud de perturbación entre el instante presente t0 y un instante de predicción tn, caracterizado por - un conjunto de condiciones marginales para la magnitud de ajuste y/o para la magnitud de regulación, - un número finito de posibilidades de variación discretas preespecificadas para la magnitud de ajuste, en donde - todas las posibilidades de variación presentan valores de prioridad diferentes entre ellos, en donde en el procedimiento - se obtiene por medio de una estrategia de búsqueda una evolución temporal futura de la magnitud de ajuste y la magnitud de regulación entre el instante presente t0 y el instante de predicción tn, cuya evolución satisfaga las condiciones marginales y haga uso de las posibilidades de variación preespecificadas de la magnitud de ajuste teniendo en cuenta sus valores de prioridad, y - se emite una señal que corresponde a la variación de la magnitud de ajuste en el instante presente t0 obtenida en el marco de la estrategia de búsqueda.
Description
Procedimiento y dispositivo de regulación
subóptima por medio de una estrategia de búsqueda y procedimiento y
dispositivo de descomposición de gas, especialmente de
descomposición de aire a baja temperatura.
La invención concierne a un procedimiento y un
dispositivo de regulación según las reivindicaciones 1 y 10,
respectivamente.
Se conoce por el documento
US-A-6056781 un procedimiento según
el preámbulo de la reivindicación 1.
Además de la magnitud de la regulación, la
magnitud de ajuste y el modelo que las vinculas matemáticamente
("primer modelo"), existe en el procedimiento una magnitud de
perturbación que actúa sobre la magnitud de regulación de una
manera sustancialmente conocida ("segundo modelo").
Los términos de "magnitud de regulación",
"magnitud de ajuste" y "magnitud de perturbación" se
emplean aquí con un significado generalizado. Pueden describir no
sólo un único parámetro, sino también un respectivo conjunto de dos
o más de tales parámetros, por ejemplo parámetros físicos. En la
práctica, es frecuentemente suficiente que se tenga en cuenta
exactamente un parámetro en las tres magnitudes; sin embargo, la
invención se puede aplicar sin mayores dificultades a sistemas en
los que la magnitud de regulación, la magnitud de ajuste y la
magnitud de perturbación estén formadas por más de un parámetro.
El valor de la magnitud de ajuste obtenido en el
marco del procedimiento de regulación puede ser transferido
directamente a un equipo de ajuste mecánico o bien puede ser
transferido en forma de una señal analógica o digital como magnitud
de regulación a un sistema de regulación adicional que a su vez
ajusta otros parámetros físicos para conseguir el valor
correspondiente de la magnitud de ajuste en el sentido anterior.
En la magnitud de perturbación existen - al
menos temporalmente - informaciones sobre su evolución futura
supuesta. En la práctica, no todas las perturbaciones pueden ser
predichas en su evolución temporal. Esta información sobre el
futuro es frecuentemente errónea o está incompleta. Para tiempos o
intervalos de tiempo en los que faltan completamente tales
informaciones, se supone que la magnitud de perturbación no varía;
en este caso, la "predicción" en el sentido de la invención
presenta entonces una evolución constante.
Además, el sistema presenta un conjunto de
condiciones marginales, por ejemplo para un intervalo de valores
permitido de la magnitud de perturbación, una limitación y una
velocidad de reglaje máxima de la magnitud de ajuste y
similares.
Las estrategias de regulación clásicas y los
procedimientos conocidos basados en modelos (model predictive
control (control predictivo de modelos) - MPC) no tienen
generalmente en cuenta informaciones sobre eventos a esperar en el
futuro fuera del sistema concernientes al modo en que se representa
la predicción de la magnitud de perturbación.
La invención se fundamenta en la idea básica de
aprovechar estar informaciones para la regulación del sistema a fin
de hacer posible un funcionamiento especialmente ventajoso del
sistema técnico.
En primer lugar, se trata aquí de un problema de
optimización en el que, además de las informaciones existentes
sobre el pasado y el presente, intervenga también la predicción de
la magnitud de perturbación para el futuro. En principio, se pueden
plantear para ello ecuaciones y éstas pueden ser resueltas por vía
numérica. Sin embargo, el coste de cálculo para ello es muy grande;
además, en ciertas circunstancias, el comportamiento del sistema
resulta ser inestable y poco transparente para el técnico.
En el marco de la invención se ha comprobado que
una evolución de una magnitud de regulación y/o una magnitud de
ajuste que sea "óptima" en sentido estrictamente matemático no
es necesaria en muchos sistemas técnicos. Por el contrario, una
rigurosa optimización conduce a frecuentes variaciones durante el
funcionamiento que no son en sí deseables. Por tanto, en la
invención se persigue conscientemente tan sólo una evolución
subóptima de la magnitud de regulación. No se busca el valor óptimo
de la magnitud de ajuste, sino solamente alguna evolución temporal
aceptable que, por ejemplo, no viole un conjunto de condiciones
marginales preespecificadas.
Para la obtención de esta evolución futura
subóptima de la magnitud de regulación se utiliza ahora una
estrategia de búsqueda en la que se preespecifican supuestos
simplificados sobre las posibilidades de variación de la magnitud
de regulación. Éstos consisten en un conjunto finito de
posibilidades de variación discretas, en donde cada elemento de
este conjunto (es decir, cada posibilidad de variación) lleva
asignado un valor de prioridad diferente. Estas posibilidades de
variación y sus valores de prioridad son en general constantes; sin
embargo, en principio, el procedimiento según la invención se puede
aplicar también a parámetros temporalmente variables de esta
clase.
En el caso de una magnitud de ajuste
unidimensional, las posibilidades de variación están formadas en el
caso más sencillo por tres valores, por ejemplo por
- un incremento \Delta+ de la magnitud de
regulación por unidad de tiempo,
- una reducción \Delta- de la magnitud de
ajuste por unidad de tiempo (por ejemplo, \Delta- = - \Delta+)
y
- el valor cero (magnitud de ajuste
constante).
Los valores de prioridad se determinan, por
ejemplo, en el marco de las posibilidades técnicas para medidas de
emergencia. Tales medidas de emergencia se utilizan cuando, en el
margo del empleo de las posibilidades de variación, un límite
permitido de la magnitud de regulación amenace con ser sobrepasado.
Cuando, por ejemplo, la medida de emergencia que se ha de tomar al
alcanzarse el límite superior es menos costosa que la que se ha de
utilizar en caso de amenaza de violación del límite inferior, el
aumento \Delta+ recibe una prioridad más alta que la de la
reducción \Delta-. La variación 0 posee la prioridad más baja.
Esto puede describirse tabularmente de la manera siguiente:
(Este ejemplo concierne a una magnitud de
regulación unidimensional, pero puede transferirse sin mayores
dificultades a magnitudes multidimensionales, ya que la
priorización hace posible en cualquier caso una remisión a una
tabla de dos columnas en el sentido anterior).
La descripción simplificada de las posibilidades
de variación hace posible ahora la utilización de una estrategia de
búsqueda. Partiendo de un instante de inicio t_{0}, que en general
es igual al tiempo real actual, esta estrategia obtiene la
evolución futura de la magnitud de ajuste hasta un instante
posterior t_{n}, el horizonte de predicción. En esta búsqueda se
tienen en cuenta las informaciones disponibles en el instante
t_{0} sobre la evolución de la magnitud de perturbación en el
espacio de tiempo t_{0} a t_{n}.
Para la regulación real se tiene en cuenta el
valor inicial de la evolución temporal futura obtenida de la
magnitud de regulación. Este valor es emitido como una señal digital
o analógica o es ajustado en el sistema técnico.
Para el siguiente instante real se repite la
estrategia de búsqueda completa. En este caso, pueden intervenir
los valores de medida actuales de la magnitud de ajuste y la
magnitud de regulación y una predicción actualizada para la
evolución temporal futura de la magnitud de perturbación. En
principio, en la reciente aplicación de la estrategia de búsqueda
se puede tener en cuenta el resultado de la evolución futura de la
magnitud de regulación obtenida para el instante real anterior; sin
embargo, la estrategia de búsqueda vuelve a realizarse de
preferencia completamente hasta el nuevo horizonte de predicción,
solamente sobre la base de los valores de medida actuales y de la
predicción actual de la magnitud de perturbación. En general, se
mantiene constante la distancia temporal entre el instante real y
el horizonte de predicción; sin embargo, en principio, es posible
dentro del ámbito de la invención que se varíe esta distancia.
En la realización de la estrategia de búsqueda
se subdivide el intervalo entre el instante presente t_{0} y el
instante de predicción t_{n} en pasos de tiempo discretos,
especialmente equidistantes, [t_{0}, t_{1}], [t_{1}, t_{2}]
a [t_{n-1}, t_{n}]; para cada instante
intermedio t_{i} (i = 1, ..., n) se obtiene un valor para la
magnitud de regulación y la magnitud de ajuste. Resulta así una
evolución predicha para estas magnitudes. Es cierto que para el
ajuste actual de la magnitud de regulación se emplea generalmente
tan sólo el primer valor de esta predicción. Sin embargo, la
evolución futura completa de la magnitud de ajuste y/o la magnitud
de regulación representa una valiosa información y ésta puede ser
entregada con este fin en forma gráfica o numérica. Esto es
ventajoso especialmente cuando el personal de servicio u otros
equipos de regulación pueden influir sobre la evolución futura. Si
el procedimiento predice, por ejemplo, una violación del valor
límite que no es evitable debido a limitaciones físicas del sistema,
se puede informar entonces al personal de servicio mediante la
producción de una alarma y este personal puede poner en marcha
entonces medidas adecuadas.
En muchos casos, el sistema técnico no puede
ejecutar inmediatamente variaciones deseadas de la magnitud de
regulación, sino que necesita cierto tiempo para ello. Este
comportamiento se describe con un modelo para el comportamiento de
tiempo de la variación de la magnitud de regulación que puede
tenerse en cuenta en el marco de la invención dentro de la
estrategia de búsqueda.
Si no está disponible una medición de la
magnitud de perturbación o bien la medición es inexacta, el
procedimiento permite también el empleo de un valor estimativo para
la magnitud de perturbación o el error de medición.
El sistema técnico puede estar formado, por
ejemplo, por un equipo de suministro de gas con una instalación de
descomposición de gas, por ejemplo una instalación de descomposición
de aire a baja temperatura. En el caso más sencillo de magnitudes
unidimensionales, la magnitud de ajuste estará formada, por ejemplo,
por el caudal del fluido producto generado en la instalación de
descomposición de gas, la magnitud de regulación estará formada por
la presión en un depósito del fluido producto y la magnitud de
perturbación está formada por fluctuaciones en el consumo del
fluido producto. El depósito puede estar formado, por ejemplo, por
una tubería de presión (por ejemplo, un sistema de canalización) o
por un acumulador de presión dedicado o por ambos elementos.
En lo que sigue se explican con más pormenor la
invención y otros detalles de la misma con ayuda de un ejemplo de
realización que se refiere a la regulación de la cantidad de
producción de una instalación de descomposición de aire,
especialmente una instalación de descomposición de aire a baja
temperatura.
Entre los difíciles cometidos de la
automatización de una instalación de descomposición de aire se
encuentran regulaciones que adapten las tasas de producción de la
instalación a un consumo actual o que hagan funcionar la
instalación de modo que se tenga en cuenta la evolución predicha del
consumo (regulación secuencial de canalización). El procedimiento
descrito en lo que sigue se basa en un algoritmo de búsqueda
numérico que predice una evolución subóptima de las tasas de
evolución. En este contexto, subóptimo ha de entenderse en el
sentido de que se evita en lo posible la descarga de productos o el
suministro de los mismos a través de sistemas de suministro de
emergencia, pero no tiene lugar una optimización adicional, por
ejemplo en el sentido de un consumo de energía lo más pequeño
posible de la instalación de producción.
\vskip1.000000\baselineskip
Una instalación de descomposición de aire
suministra un producto gaseoso con el caudal F_{l} ("magnitud
de regulación") a una canalización. En la canalización están
enganchados consumidores que toman como suma la cantidad F_{o}.
La presión en la canalización ("magnitud de ajuste") en un
instante futuro t_{n} se calcula de la manera siguiente:
Los símbolos se emplean como sigue:
- P_{g}
- presión medida en la canalización
- P_{p}
- presión predicha en la canalización
- F_{lp}
- cantidad de producción predicha de la instalación
- F_{Op}
- consumo total predicho
- F_{err}
- error sistemático en las mediciones cuantitativas
- T_{p}
- constante de tiempo de la presión de la canalización
- t
- tiempo
- t_{0}
- instante presente
- t_{n}
- instante futuro
El funcionamiento de la instalación está
sometido a limitaciones que se pueden formular como las siguientes
condiciones secundarias de desigualdad, es decir que las cantidades
de producción y la velocidad de reglaje de la instalación son
limitadas:
El objetivo del funcionamiento de la instalación
es mantener la presión en la canalización dentro de límites
preespecificados
Las cantidades de consumo futuras
F_{Op(t)} se presentan como una serie de tiempo predicha
("predicción para la evolución temporal futura de la magnitud de
perturbación") y la predicción tiene que poder corregirse en
cualquier instante que se desee. Si se supone que el error
sistemático en la medición cuantitativa es aproximadamente
constante, se puede estimar entonces F_{err} como sigue:
Los símbolos se emplean como sigue:
- P_{g}
- presión medida en la canalización
- F_{lg}
- cantidad de producción medida de la instalación
- F_{Og}
- consumo total medido
- F_{err}
- error sistemático en las mediciones cuantitativas
- T_{p}
- constante de tiempo de la presión de la canalización
- t
- tiempo
- t_{0}
- instante presente
- t_{m}
- instante del pasado
Asimismo, se proporciona la característica con
la que puede reglarse la instalación en su cantidad de producción.
Debido al programa de cambio de carga ALC, esto es normalmente un
retardo de primer orden con la ecuación diferencial siguiente:
Los símbolos se emplean como sigue:
- F_{l}
- cantidad de producción de la instalación
- F_{S}
- cantidad nominal del programa de cambio de carga
- f_{ALC}(F_{S})
- función ALC, en general polinomio de primer orden
- T_{ALC(Fs/dt)}
- constante de tiempo del programa ALC
La constante de tiempo del programa ALC
T_{l(Fs/dt)} puede depender de la dirección de
variación:
Se busca una evolución temporal futura de
F_{S} con la que sea posible mantener la presión de la
canalización dentro de los límites preespecificados.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la solución del problema anteriormente
indicado se transfieren primeramente las ecuaciones a la forma
discreta en tiempo (integración de Euler).
Presión de la canalización:
Error cuantitativo:
Característica ALC:
Los símbolos se emplean como sigue:
- P_{g}
- presión medida en la canalización
- P_{P}
- presión predicha en la canalización
- F_{lp}
- cantidad de producción predicha de la instalación
- F_{Op}
- consumo total predicho
- F_{err}
- error sistemático en las mediciones cuantitativas
- F_{S}
- cantidad nominal del programa de cambio de carga
- F'_{l}
- cantidad calculada por ALC
- T_{p}
- constante de tiempo de la presión de la canalización
- T_{ALC}
- constante de tiempo del cambio de carga ALC
- \Deltat
- tiempo de exploración
- i
- índice de la serie de tiempo
- n
- índice del horizonte de predicción
- m
- índice del horizonte de valoración; m es negativo
- 0
- instante presente
Se busca una serie de tiempo F_{S(i)}
con la que se haga mínimo el siguiente criterio de calidad:
Los símbolos se emplean como sigue:
- P_{S}
- valor nominal de presión
- P_{p}
- presión predicha en la canalización
- i
- índice de la serie de tiempo
- n
- horizonte de predicción
Las condiciones secundarias de desigualdad
anteriores son restricciones duras respecto de las cantidades
mínimas/máximas y los gradientes de cantidad (éstos son límites
físicos duros) y restricciones blandas respecto de la presión de la
canalización. El rebasamiento por abajo o por arriba de la presión,
en caso de que no lo pueda impedir la regulación, es impedido por
un suministro de emergencia o una descarga.
El índice n se denomina horizonte de predicción.
El índice m tiene la función de un horizonte de filtro o un
horizonte de valoración.
Problema: Cuando se emplean procedimientos de
optimización usuales, se tienen que optimizar muchísimos parámetros,
es decir, los valores de la serie de tiempo F_{S(i)}. La
siguiente estrategia de búsqueda, que ofrece una solución subóptima
suficiente para la aplicación deseada, ofrece una salida.
\vskip1.000000\baselineskip
Para resolver el problema del mantenimiento de
la presión en la canalización no es verdaderamente necesario
encontrar una solución óptima para la serie de tiempo
F_{S(i)}. Es suficiente encontrar alguna serie de tiempo
con cuya ayuda sea posible mantener la presión de la canalización
dentro de los límites permitidos ("condiciones marginales para la
magnitud de regulación"). Esto se puede resolver con una
estrategia de búsqueda. En este caso, no se varían los valores de
F_{S(i+1)} con respecto F_{S(i)} o bien se varían
dichos valores en +/-\DeltaF_{Smax}, es decir que
\DeltaF_{S(i)} es cero, +\DeltaF_{Smax} o
-\DeltaF_{Smax}. Asimismo, se presupone que la variación en una
dirección tiene prioridad sobre una variación opuesta; por ejemplo,
el aumento de la producción tiene prioridad sobre una reducción, ya
que un suministro de emergencia es más caro que una descarga del
producto. Una posible de estrategia de búsqueda se formula entonces
como sigue:
1. Se calcula la evolución futura de la presión
de la canalización P_{p(i)} hasta que la presión viole un
límite. Dependiendo de si se ha violado el límite mínimo o el límite
máximo, se aumenta o reduce F_{S} en un instante precedente. Se
busca este instante precedente.
2. Se retroceden k intervalos en la serie de
tiempo, como máximo hasta el intervalo presente 0. El número de
intervalos k se orienta según la constante de tiempo de un cambio de
carga ALC. Sin embargo, se interrumpe la búsqueda tan pronto como
se alcance un instante en el que no es posible una adaptación
adicional de F_{S(i)} debido a sus limitaciones mínimas o
máximas. En el último caso, se prosigue con el paso 4.
3. En caso de que
\DeltaF_{S(i-n)} sea ya igual al
\DeltaF_{S} deseado, se retrocede adicionalmente al pasado
hasta que se encuentre un
\DeltaF_{S(i-n)} que sea desigual del
\DeltaF_{S} deseado como máximo hasta el intervalo presente
0.
4. Se busca en el intervalo
(i-k) a i, partiendo de (i-k), el
\DeltaF_{S(i-j)} inmediato siguiente que
sea desigual de \DeltaF_{S}. En caso de que \DeltaF_{S}
posea el signo contrario al de
\DeltaF_{S(i-j)} y
\DeltaF_{S(i-j)} tenga prioridad sobre
\DeltaF_{s}, se sigue buscando.
5. En caso de que hasta el instante i no sea
posible ninguna adaptación de F_{S}, se pasa al instante siguiente
y se prosigue con el paso 1 (es decir, no es posible una adaptación
adicional de la tasa de producción).
6. Se sustituye
\DeltaF_{S(i-j)} por \DeltaF_{S} y se
fija i=i-j. Se prosigue con el paso 1 teniendo en
cuenta el i variado.
7. Se repite el procedimiento anterior hasta que
se calcule la serie de tiempo completa (i=1 a n).
\newpage
El cálculo de la serie de tiempo completa para
la evolución futura de la producción ("evolución temporal futura
de la magnitud de ajuste") se efectúa de nuevo en cada paso de
tiempo. Se tienen así en cuenta inmediatamente las variaciones en
el consumo predicho y en los errores de medida. De la serie de
tiempo predicha se emplea solamente el primer valor, es decir, la
variación de producción necesaria para el instante presente. Todos
los valores futuros de la serie de tiempo son desechados debido al
nuevo cálculo en el paso de tiempo siguiente.
Mediante estrategias de búsqueda modificadas es
posible conseguir las siguientes propiedades adicionales para
prevenir inseguridades en las cantidades de consumo
pronosticadas:
- Para evitar que la magnitud de regulación se
deje muy próxima a un valor límite y para conseguir que la magnitud
de regulación (en ausencia de una inducción de perturbación) sea
llevada a un valor nominal medio, es posible manipular los límites
de la presión de la canalización empleados en el cálculo y/o
manipular el instante en el que se realizan variaciones de la
magnitud de ajuste.
- Debido al ancho de banda permitido para la
presión de la canalización existe dentro de ciertos límites una
posibilidad de variación respecto del instante de una variación de
valor nominal. Esta posibilidad de variación puede utilizarse para
controlar la prioridad de variaciones de valor nominal. Por ejemplo,
en el caso de aplicación expuesto es pertinente realizar aumentos
del valor nominal lo más pronto posible y reducciones del mismo lo
más tarde posible, lo que conduce a un comportamiento de regulación
que mantiene la presión de la canalización en un valor lo más alto
posible.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo de
aplicación
Figura 1: Ejemplo de una regulación predictiva
de cantidad de producción según la invención
Figura 2: Representación de la predicción de
cantidades y presión
Figura 3: Diagrama de flujo para el desarrollo
de la estrategia de búsqueda según la invención en un caso de la
aplicación concreto
La figura 1 muestra un ejemplo de aplicación
típico para la estrategia de búsqueda descrita. Una instalación de
descomposición de aire a baja temperatura (LZA) suministra el
producto GOX (oxígeno gaseoso) a una red de canalizaciones. La
instalación de descomposición de aire es dirigida por un sistema de
automatización para cambio de carga (ALC - Automatic Load Change -
Cambio de Carga Automático). Como magnitudes de medidas relevantes
están disponibles la cantidad de producción de la LZA y la presión
en la red de canalizaciones. Cuando sea posible, se deberá emplear
aún otra magnitud, la cantidad de consumo medida. Cuando no está
disponible ninguna medición de la cantidad de consumo, ésta es
estimada con la ecuación indicada para el error de medida F_{err}.
(En la ecuación de estimación para el error de medida se pone
entonces a CERO el consumo total medido F_{Og} o bien se
sustituye este consumo por un consumo total estimado).
La regulación predictiva de la cantidad de
producción se basa en el algoritmo de búsqueda descrito, en lo que
sigue llamado APA (Automatic Product Adaptation - Adaptación
Automática de Producto). El algoritmo de búsqueda incluye como
modelo del proceso el modelo del acumulador de presión o de la
canalización ("segundo modelo"), así como el comportamiento de
la instalación de descomposición de aire dirigida por ALC ("primer
modelo"). Por tanto, desde el punto de vista de APA, la
instalación de descomposición guiada por ALC constituye una parte
del proceso que se debe regular.
Magnitudes de entrada para APA son la presión
de la canalización y la cantidad de producción actual. Asimismo, se
proporciona, por ejemplo por el director de la instalación, una
predicción de las cantidades de consumo. Basándose en estos datos,
APA calcula una evolución futura desead del valor nominal de ALC. Un
producto secundario de este cálculo es la predicción de la
evolución de la presión en la canalización bajo las premisas de que
se mantengan las cantidades de consumo predichas y la instalación de
descomposición de aire siga a los valores nominales de ALC.
En cada paso de tiempo, por ejemplo cada 15
segundos, APA calcula de nuevo la predicción. La presión actual de
la canalización y las variaciones en la predicción de las cantidades
de consumo intervienen en el nuevo cálculo y proporcionan así una
corrección directa de las predicciones.
Las evoluciones predichas de cantidades de
consumo, valor nominal de ALC y presión de la canalización son
valiosas informaciones para el director de la instalación y se
representan como una curva de tendencia para dicho director de la
instalación (figura 2).
El diagrama de flujo de la figura 3 muestra el
desarrollo de la estrategia de búsqueda en un caso de aplicación
especial con los parámetros concretos siguientes:
- División del horizonte de predicción en n
pasos de tiempo equidistantes
- Tres posibilidades de variación discretas 0,
\Delta+, \Delta-, en donde \Delta- = - \Delta+
- ... con los valores de prioridad:
- \quad
- Prio0 = 0
- \quad
- Prio(\Delta-) = Prio(-1) = 1
- \quad
- Prio(\Delta+) = Prio(1) = 2
- Vector \DeltaF(i) con i = 1, ..., n
para los valores de las variaciones de la magnitud de ajuste en los
instantes con el índice correspondiente.
Los componentes del vector \DeltaF(i)
de la magnitud de ajuste son sometidos primero a una ocupación
previa que en principio puede ser cualquiera, por ejemplo con
exclusión del valor 0. A continuación, se calcula paso a paso desde
el instante presente hasta el futuro la magnitud de regulación
(presión) sobre la base del vector actual de la magnitud de ajuste,
de la evolución actualmente conocida de la magnitud de perturbación
y del modelo físico-matemático.
Comenzando con i = 1 se comprueba para cada
índice i < n si la magnitud de regulación viola uno de los
valores límite preespecificados y se fija la dirección R de la
violación del valor límite:
R = 1, cuando se viola el valor límite
superior
R = -1, cuando se viola el valor límite
inferior
La dirección de variación deseada -R es
contraria a la dirección R de la violación del valor límite.
Si se presenta una violación del valor límite,
se retrocede en la serie de tiempo hasta que se encuentre un valor
\DeltaF(i-k) que sea desigual de cero, o
hasta que se alcance el instante 0 (k=i) o un valor máximo
preespecificado kmax para el número de pasos de retroceso. En el
instante encontrado (i-k) se tienen en cuenta ahora
los valores de prioridad.
En caso de que el valor de prioridad Prio(-R) de
la dirección de la variación deseada sea mayor que el valor de
prioridad Prio(\DeltaF(i-k)) del
valor actualmente calculado de la magnitud de ajuste, se varía de
manera correspondiente este componente del vector de la magnitud de
ajuste y se incrementa i.
Cuando no ocurre esto, se prosigue nuevamente
hacia adelante hasta el futuro y se busca allí un
\DeltaF(i-k) cuya prioridad sea más
pequeña que la variación deseada -R, y se realiza allí la variación
correspondiente. Si tampoco tiene éxito esta búsqueda, la violación
del valor límite en este punto es inevitable en las condiciones
marginales preespecificadas y el cálculo prosigue con el valor
inmediato más alto para i, sin que se haya modificado el vector de
la magnitud de ajuste.
Si se alcanza i = n, se concluye el cálculo de
la evolución temporal futura de la magnitud de ajuste y la magnitud
de regulación para el instante presente y se preespecifica para la
regulación física el primer valor \DeltaF(1) del vector
calculado de la magnitud de ajuste. El valor \DeltaF(1) se
emite como señal digital o analógica o bien se le ajusta en el
sistema técnico.
Claims (10)
1. Procedimiento para regular un sistema
técnico que presenta al menos
- una magnitud de ajuste,
- una magnitud de regulación y
- una magnitud de perturbación que actúa desde
fuera del sistema sobre la magnitud de regulación, en donde se
prevén
- un primer modelo
físico-matemático que describe la relación entre la
magnitud de ajuste y la magnitud de regulación,
- un segundo modelo
físico-matemático que describe la relación entre la
magnitud de perturbación y la magnitud de regulación,
- una predicción para la evolución temporal
futura de la magnitud de perturbación entre el instante presente
t_{0} y un instante de predicción t_{n},
caracterizado por
- un conjunto de condiciones marginales para la
magnitud de ajuste y/o para la magnitud de regulación,
- un número finito de posibilidades de variación
discretas preespecificadas para la magnitud de ajuste, en donde
- todas las posibilidades de variación presentan
valores de prioridad diferentes entre ellos,
en donde en el procedimiento
- se obtiene por medio de una estrategia de
búsqueda una evolución temporal futura de la magnitud de ajuste y
la magnitud de regulación entre el instante presente t_{0} y el
instante de predicción t_{n}, cuya evolución satisfaga las
condiciones marginales y haga uso de las posibilidades de variación
preespecificadas de la magnitud de ajuste teniendo en cuenta sus
valores de prioridad, y
- se emite una señal que corresponde a la
variación de la magnitud de ajuste en el instante presente t_{0}
obtenida en el marco de la estrategia de búsqueda.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que se ajusta la magnitud de regulación del sistema técnico de
conformidad con la señal emitida.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, en el que está prevista al menos una medida de emergencia para
el caso de que no sea posible el mantenimiento de las condiciones
marginales por efecto solamente de la variación de la magnitud de
regulación en el marco de las posibilidades de variación
preespecificadas, obteniéndose también con la estrategia de
búsqueda la demanda futura de medidas de emergencia entre el
instante presente t_{0} y el instante de predicción t_{n},
informándose al personal de servicio sobre ello y/o emitiéndose
eventualmente una señal para activar la medida de emergencia.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que se realizan nuevamente para cada
nuevo instante real t0' la estrategia de búsqueda sobre la base de
una predicción eventualmente actualizada para la evolución temporal
futura de la magnitud de perturbación y/o sobre la base de los
valores actualmente medidos para la magnitud de ajuste y/o la
magnitud de regulación.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que se subdivide el intervalo entre
el instante presente t_{0} y el instante de predicción t_{n} en
pasos de tiempo discretos, especialmente equidistantes, [t_{0},
t_{1}], [t_{1}, t_{2}] a [t_{n-1}, t_{n}]
y se calcula con la estrategia de búsqueda para cada instante
intermedio t_{i} (i = 1, ..., n) un valor para la magnitud de
regulación y/o la magnitud de ajuste.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que el sistema técnico presenta un comportamiento de tiempo
entre la variación de la magnitud de ajuste y la repercusión sobre
la magnitud de regulación y este comportamiento de tiempo es tenido
en cuenta por un modelo del proceso en la estrategia de
búsqueda.
7. Procedimiento de descomposición de gas,
especialmente de descomposición de aire a baja temperatura, en el
que se genera al menos un fluido producto y el cual se controla por
medio de un procedimiento de regulación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde la magnitud de ajuste está formada
al menos parcialmente por la cantidad de fluido producto
generado.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que la magnitud de perturbación está formada al menos
parcialmente por fluctuaciones en el consumo del fluido producto
generado.
9. Procedimiento según la reivindicación 7 u
8, caracterizado porque la magnitud de regulación está
formada al menos parcialmente por la presión reinante en un
depósito del fluido producto generado.
10. Dispositivo de regulación de un sistema
técnico según el procedimiento conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, con equipos de medida para la magnitud de
ajuste y/o la magnitud de regulación, con un equipo de cálculo
analógico o digital en el que se implementa la estrategia de
búsqueda, y con un equipo de salida para emitir la señal que
corresponde a la variación de la magnitud de ajuste en el instante
presente t_{0}.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| EP03028368 | 2003-12-10 | ||
| EP03028368 | 2003-12-10 |
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|---|---|
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