用于致動器控制的系統和方法技術方案

融合來自真實傳感器和虛擬傳感器的信息以形成混合傳感器。累加應用于致動器的控制信號(和/或該控制信號的絕對值)并且基于累加的控制信號將其轉換為致動器應當位于的位置以形成虛擬傳感器。將來自該虛擬傳感器的致動器位置與來自真實傳感器的致動器位置融合，以形成混合傳感器。可以對該累加控制信號進行小周期修正，以便維持或者在有可能時實現該虛擬傳感器與該真實傳感器之間基于時間的關聯。該關聯緩慢地減少由該虛擬傳感器指示的該致動器位置中的誤差。通過在定義的時間周期(tff)上使用遺忘因子(kff)，減輕該累加控制信號中的累加數值誤差并且還使很久以前的事件變得不重要。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及用于控制生產設備中的過程的致動器。更具體而言，本專利技術涉及，其中，通過組合或融合來自物理或真實傳感器的數據與來自虛擬傳感器的數據來控制致動器的定位以及致動器位置的傳感器驗證，其中物理或真實傳感器和虛擬傳感器兩者都用于監視致動器。雖然很顯然可以在各種各樣的應用中使用 本專利技術的控制技術，但是將用于參考造紙機中的致動器來描述本專利技術，其中本專利技術是針對造紙機開發并且最初使用的。
技術介紹
在本領域中，眾所周知閉環反饋系統作為控制生產設備中的過程變量(例如致動器到希望位置的定位)的方法。使用反饋機制和控制算法將觀察到的誤差信號驅動到最小值。但是，反饋控制的前提是反饋位置是無誤差狀態的反饋位置。當使用傳感器來監視致動器時，通常該傳感器是單元件反饋設備。該傳感器能夠在動態條件或近似靜態條件中的任意一個條件下提供良好的反饋但通常不能在這兩個條件下都提供良好的反饋。這種傳感器(具體而言，能夠支持寬帶操作的那些傳感器)所要求的精確度和準確度水平通常以在工業控制應用中的可行使用為代價超過了商用水平。當致動器傳感器突然失靈時，通常容易檢測到該失靈，并且不幸的結果是來自失靈傳感器的反饋完全不可用。在該實例中唯一的行動方針是防止該致動器的任意進一步的控制動作，以便防止對系統組件的潛在災難性的或永久的損壞，這嚴重地破壞了在其中使用該致動器的機器的性能。當傳感器噪聲水平接近控制所需要的信號水平時，閉環反饋系統可能在控制過程中引起振蕩。在造紙機中，具體而言觀察到靈敏的流漿箱控制系統經歷該現象。目前，對于振蕩問題的技術方案是擴寬控制死區，這導致控制中的精確度的降低以及過程響應時間變慢。已經觀察到在通常使用反饋控制的致動器的閉環控制之中，可以隱藏非常緩慢發生的漂移或誤差(如由逐步惡化傳感器硬件所顯示的那些漂移或誤差)。該隱藏的漂移或誤差可能致使控制機制和/或典型的警報結構完全沒用。
技術實現思路
用于致動器的改進控制的系統和方法通過融合由至少一個物理或真實傳感器生成的信息與由至少一個虛擬傳感器生成的信息，創建混合的、軟的或智能的傳感器。可以通過累加應用到致動器的控制信號和/或該控制信號的絕對值(例如通過計算應用到步進電動機的步進)以有效地集成該控制信號和/或該控制信號的絕對值來執行虛擬傳感。將該累加控制信號轉換成對應的位置，其中，可以基于該累加控制信號將該致動器定位到該對應的位置。然后與來自該真實傳感器的物理感知的該致動器的最佳猜測位置一起使用該致動器的結果虛擬最佳猜測位置，以形成混合的、軟的或智能的傳感器。如本文所使用的，被融合、融合涉及信號的使用或組合，以形成混合傳感器。可以對累加控制信號進行小周期修正，以便維持或者在有可能時實現該虛擬傳感器與該真實傳感器之間基于時間的關聯。該關聯緩慢地減少由該虛擬傳感器指示的該致動器位置中的誤差。為了減輕該累加控制信號中的累加數值誤差并且還為了減少過去很久前發生的事件的重要性，可以在定義的時間周期(tff)上使用遺忘因子(kff)，從而將該累加控制信號從它們的當前值減少特定的百分比。根據本申請的教導的一個方面，一種用于致動器傳感器融合的系統包括耦合到致動器并且生成真實傳感器信號的至少一個真實傳感器以及基于用于控制該致動器的信號來生成虛擬傳感器信號的至少一個虛擬傳感器。處理器融合該真實傳感器信號和該虛擬傳·感器信號以檢測該致動器和/或該至少一個真實傳感器的失靈。該處理器可以被配置為在感知到該至少一個真實傳感器的失靈之后使用該至少一個虛擬傳感器恢復該致動器的操作。該處理器可以建模該至少一個虛擬傳感器并且累加用于表示被發送到該致動器的控制信號的歷史追蹤數據。該處理器可以被配置為通過將由該真實傳感器信號指示的該致動器的位置與由該虛擬傳感器信號指示的該致動器的位置進行比較，來融合該真實傳感器信號和該虛擬傳感器信號，以確定在指示的致動器的位置的差異，并且在指示的位置的差異超過差異限度之后指示該致動器和/或該至少一個真實傳感器的失靈。該處理器可以被配置為累加對該虛擬傳感器進行的周期修正并且將該累加的周期修正與一個限度進行比較以確定該致動器和/或該真實傳感器的惡化。該處理器還可以被配置為在定義的時間周期(tff)上將遺忘因子(kff)應用于該累加周期修正，從而將該累加周期修正從它們的當前值周期性地減少特定的百分比。該處理器可以被配置為累加對該虛擬傳感器進行的該周期修正的絕對值并且將累加的該周期修正的絕對值與一個限度進行比較以確定該致動器和/或該真實傳感器的惡化。該處理器還可以被配置為在定義的時間周期(tff)上將遺忘因子(kff)應用于該累加周期修正，并且在定義的時間周期(tffl)上將遺忘因子(kffl)應用于該累加的周期修正的絕對值，從而將該累加周期修正和該累加的周期修正的絕對值從它們的當前值周期性地減少特定的百分比。該處理器可以被配置為累加對該虛擬傳感器進行的周期修正的絕對值并且將該累加的周期修正的絕對值與一個限度進行比較以確定該致動器和/或該真實傳感器的惡化。在該情況中，該處理器可以被配置為在定義的時間周期(tffl)上應用遺忘因子(kffl)，從而將該累加的周期修正的絕對值從它們的當前值周期性地減少特定的百分比。根據本申請的教導的另一個方面，一種用于致動器傳感器融合的方法包括使用處理器監視耦合到致動器的至少一個真實傳感器；使用處理器監視至少一個虛擬傳感器；以及使用處理器融合由該真實傳感器生成的真實傳感器信號和由該虛擬傳感器生成的虛擬傳感器信號以檢測該致動器和/或該至少一個真實傳感器的失靈。該方法還可以包括在感知到至少一個真實傳感器的失靈之后使用該至少一個虛擬傳感器恢復該致動器的操作。該方法還可以包括建模該至少一個虛擬傳感器并且累加用于表示被發送到該致動器的控制信號的歷史追蹤數據。融合該真實傳感器信號和該虛擬傳感器信號可以包括將由該真實傳感器信號指示的該致動器的位置與由該虛擬傳感器信號指示的該致動器的位置進行比較；確定指示的該致動器的位置的差異；并且在指示的位置的差異超過差異限度之后指示該致動器和/或該至少一個真實傳感器的失靈。該方法還可以包括累加對該虛擬傳感器進行的周期修正；以及將該累加的周期修正與一個限度進行比較以確定該致動器和/或該至少一個真實傳感器的惡化。在該情況中該方法還可以包括在定義的時間周期(tff)上將遺忘因子(kff)應用于該累加周期修正，從而將該累加周期修正從它們的當前值周期性地減少特定的百分比。 該方法還可以包括累加對該虛擬傳感器進行的周期修正以及對該虛擬傳感器進行的周期修正的絕對量值；以及比較累加限度以確定該致動器和/或該至少一個真實傳感器的惡化。在該情況中，該方法還可以包括使用處理器，在定義的時間周期(tff)上將遺忘因子0%)應用于該累加周期修正；以及使用處理器，在定義的時間周期(tffl)上將遺忘因子(kffl)應用于該累加的周期修正的絕對值，從而將該累加周期修正和該累加的周期修正的絕對值從它們的當前值周期性地減少特定的百分比。該方法還可以包括使用處理器，累加對該虛擬傳感器進行的該周期修正的絕對值；以及將該累加的周期修正的絕對值與一個限度進行比較以確定該致動器和/或該真實傳感器的惡化。在該情況中，該方法還可以包括使用處理器，在定義的時間周期(tffl)上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于致動器傳感器融合的系統，包括：耦合到致動器并且生成真實傳感器信號的至少一個真實傳感器；基于用于控制所述致動器的信號來生成虛擬傳感器信號的至少一個虛擬傳感器；以及用于融合所述真實傳感器信號和所述虛擬傳感器信號以檢測所述致動器和/或所述至少一個真實傳感器的失靈的處理器。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：F·P·穆林，
申請(專利權)人：ABB技術有限公司，
類型：發明
國別省市：