[发明专利]用于计算用以支持级联模型预测控制（MPC）的代理极限的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请根据35 U.S.C.§120要求作为2014年7月21日提交的美国专利申请号14/336,888的部分继续申请的优先权，该申请被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及一种用于计算用于支持级联模型预测控制（MPC）的代理极限的装置和方法。

背景技术

常常使用工业过程控制和自动化系统来管理处理设施。许多控制和自动化系统包括执行不同功能的多个分级层。例如，较低层可以包括执行过程控制功能和模型预测控制（MPC）操作的设备，而较高层可以包括提供全工厂范围优化解决方案的设备。

理想地，控制和全工厂范围优化将联合地设计，但是出现如何同时地在较低层级处提供分散式控制并在较高层级处提供集中式优化的一个问题。分散式MPC解决方案常常由于其在处理过程扰动、设备故障以及维护方面的可操作性和灵活性而是更加期望的。集中式规划优化常常是更加期望的，因为其较高层级视图提取出非必要或者含糊不清的细节。然而，常规控制和自动化系统的一个缺点在于缺少跨多个层的保证解决方案一致性。实际上，全工厂范围规划优化很少（如果有过的话）被实现为闭环控制系统的一部分。结果，大量的优化收益仍是达不到的。

发明内容

本公开提供了一种用于计算用以支持级联模型预测控制（MPC）的代理极限的装置和方法。

在第一实施例中，一种方法包括在主模型预测控制（MPC）控制器处从从MPC控制器接收指示从MPC控制器能够在不违反从MPC控制器的过程变量约束的情况下在变量空间内的多个方向中的每一个上改变多个被操纵变量达到什么程度的信息。所述方法还包括使用所述信息来估计与从MPC控制器相关联的可行性区域，其中，该可行性区域识别其中被操纵变量值的组合满足过程变量约束的变量空间的一部分。另外，所述方法包括使用可行性区域在主MPC控制器处执行全工厂范围优化，其中，在全工厂范围优化期间产生的解决方案包括可行性区域内的被操纵变量值的组合中的一个。

在第二实施例中，一种装置包括主MPC控制器，其包括至少一个网络接口和至少一个处理设备。所述至少一个网络接口被配置成从从MPC控制器接收指示从MPC控制器能够在不违反从MPC控制器的过程变量约束的情况下在变量空间内的多个方向中的每一个上改变多个被操纵变量达到什么程度的信息。所述至少一个处理设备被配置成使用所述信息来估计与从MPC控制器相关联的可行性区域，其中，该可行性区域识别其中被操纵变量值的组合满足过程变量约束的变量空间的一部分。所述至少一个处理设备还被配置成使用可行性区域来执行全工厂范围优化，其中，在全工厂范围优化期间产生的解决方案包括可行性区域内的被操纵变量值的组合中的一个。

在第三实施例中，一种非临时计算机可读介质包含计算机程序。所述计算机程序包括用于在主MPC控制器处从从MPC控制器接收指示从MPC控制器能够在不违反从MPC控制器的过程变量约束的情况下在变量空间内的多个方向中的每一个上改变多个被操纵变量达到什么程度的信息的计算机可读程序代码。所述计算机程序还包括用于使用所述信息来估计与从MPC控制器相关联的可行性区域的计算机可读程序代码，其中，该可行性区域识别其中被操纵变量值的组合满足过程变量约束的变量空间的一部分。 所述计算机程序还包括

用于使用可行性区域在主MPC控制器处执行全工厂范围优化的计算机可读程序代码，其中，在全工厂范围优化期间产生的解决方案包括可行性区域内的被操纵变量值的组合中的一个。

根据以下附图、描述以及权利要求，其它技术特征对于本领域的技术人员而言可以是显而易见的。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在对结合附图进行的以下描述进行参考，在所述附图中：

图1图示出根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统；

图2A和2B图示出根据本公开的用来在工业过程控制和自动化系统中支持级联MPC方法的示例规划和模型预测控制（MPC）模型；

图3A至3C图示出根据本公开的用于工业过程控制和自动化系统的示例性级联MPC架构 ；

图4图示出根据本公开的级联MPC架构中的代理极限的示例性使用；

图5图示出根据本公开的供级联MPC架构使用的示例性图形用户界面（GUI）；

图6图示出根据本公开的用于将贡献值和贡献成本与级联MPC架构一起使用的示例性技术；