【手続補正書】
【提出日】平成24年1月30日(2012.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスを制御するときに使用するためのモデル予測コントローラをチューニングする方法であって、
前記プロセス用のプロセスモデルであって、一組のプロセスモデルパラメータのそれぞれについてある値を含む、プロセスモデルを取得すること、
前記一組のプロセスモデルパラメータの少なくとも１つのパラメータについて、プロセスモデル不一致を同定するプロセスモデル不一致指標を取得すること、および、
前記プロセスモデルおよび前記プロセスモデル不一致指標に基づいてコントローラ最適化を実施することを含み、前記コントローラ最適化を実施することは、前記プロセスモデル不一致指標に関連するある量のプロセスモデル不一致の存在下で、前記複数の異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値のそれぞれおよび前記プロセスモデルを使用して動作するときに、前記モデル予測コントローラについて制御ベース性能尺度を確定すること、および、前記制御ベース性能尺度に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための前記組の前記コントローラ設計／チューニングパラメータ値の最適値を確定することを含む方法。
【請求項２】
前記コントローラ最適化を実施することは、複数の異なる組のプロセスモデル不一致値のそれぞれにおいて、一組の点としてチューニングマップを生成するために、複数の異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値のそれぞれおよび前記プロセスモデルを使用して動作するときに、前記モデル予測コントローラについて制御ベース性能尺度を確定することを含み、前記チューニングマップ内の各点は、確定される最適な制御ベース性能尺度に関連する前記組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を使用して、特定の一組のプロセスモデル不一致値において取得可能な前記確定される最適な制御ベース性能尺度に関連する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御ベース性能尺度は積分絶対誤差を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、１つまたは複数のモデル予測制御アルゴリズムチューニングパラメータを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ユーザに見えるように、ディスプレイデバイス上で前記チューニングマップを表示することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ユーザが、前記チューニングマップ内の特定の点を選択することによって、前記モデル予測コントローラをチューニングするときに使用する特定の一組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を選択することを可能にすることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プロセスモデル不一致指標を取得することは、前記一組のプロセスモデルパラメータの１つまたは複数のパラメータについてモデル不一致範囲を取得することを含み、前記モデル不一致範囲は、前記チューニングマップの部分空間を規定し、前記チューニングマップを表示することは、前記チューニングマップ上に前記モデル不一致範囲部分空間を表示することを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ユーザが、前記チューニングマップ内で前記モデル不一致範囲部分空間を移動させて、前記モデル不一致範囲部分空間を考慮して最適な適応／チューニング点を確定することを可能にすることをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスモデル不一致指標を取得することは、前記チューニングマップの部分空間サイズを規定するモデル不一致範囲を取得することを含み、また、第２の性能尺度について最適な値を生成する前記部分空間サイズの前記チューニングマップ内で特定の部分空間を見出すために第２の最適化を実施することを含む、第２の最適化を実施することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の性能尺度は、前記特定の部分空間内で、前記チューニングマップ内の前記点の前記制御ベース性能尺度の最悪値を確定する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記モデル予測コントローラについて新しいコントローラモデルを生成するときに使用するための新しい一組のプロセスモデルパラメータ値を確定すること、および、前記第２の最適化に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための一組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を確定することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記チューニングマップ内の前記点のうちの１つの点に関連する前記コントローラ設計／チューニングパラメータ値として、新しい一組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を確定することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記チューニングマップ内の前記点のうちの１つの点として、新しいコントローラ動作点を選択すること、前記プロセスを制御するときに使用するために、前記選択されたコントローラ動作点に関連する前記コントローラ設計／チューニングパラメータ値を前記モデル予測コントローラに提供すること、および、前記選択されたコントローラ動作点に関連する前記プロセスモデル不一致値に基づいて、新しいコントローラモデルを前記モデル予測コントローラに提供することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
プロセスモデル不一致指標を取得することは、誤差信号に対して自己相関手法を実施することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、コントローラ形態を指定するコントローラ形態パラメータを含む請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
前記コントローラ形態パラメータは、観測器ベースのモデル予測コントローラ形態または非観測器ベースのモデル予測コントローラ形態の一方を示す請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記コントローラ形態パラメータは、汎用カルマンフィルタ観測器ベースのモデル予測コントローラ形態または簡易カルマンフィルタ観測器ベースのモデル予測コントローラ形態の指標を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、１つまたは複数の観測器ユニットチューニングパラメータを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の観測器ユニットチューニングパラメータは、１つまたは複数のペナルティ変数を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つまたは複数の観測器ユニットチューニングパラメータは、時定数か、信号対雑音比か、外乱関数の共分散か、または雑音関数の共分散を含むカルマンフィルタペナルティ変数を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つまたは複数のモデル予測制御アルゴリズムチューニングパラメータは、ペナルティ変数か、制御ホライズンか、または予測ホライズンを含む請求項４に記載の方法。
【請求項２２】
プロセスプラントを制御するときに使用するための適応モデル予測コントローラであって、
コントローラモデルおよび１つまたは複数の変更可能な設計／チューニングパラメータを有するモデル予測コントローラと、
チューニングユニットとを備え、前記チューニングユニットは、
前記プロセスプラント用のプロセスモデルであって、一組のプロセスモデルパラメータのそれぞれについてある値を指定する、プロセスモデルを格納するモデル格納部と、
前記モデル予測コントローラに通信可能に結合する最適化ユニットとを含み、前記最適化ユニットは、複数のシミュレーション事例のそれぞれについて、前記コントローラモデルが前記プロセスモデルに基づくとき、ゼロでないプロセスモデル不一致の存在下で前記モデル予測コントローラの動作をシミュレートし、それぞれのシミュレーション事例中に、前記モデル予測コントローラは、異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値によって構成され、前記最適化ユニットは、前記シミュレーション事例のそれぞれについてコントローラ性能尺度を確定し、前記最適化ユニットは、前記コントローラ性能尺度に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための、前記組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値の最適な値をさらに確定する適応モデル予測コントローラ。
【請求項２３】
前記最適化ユニットは、複数の異なるゼロでないプロセスモデル不一致の存在下で前記モデル予測コントローラの動作をシミュレートして、チューニングマップを生成し、前記チューニングマップは一組の点を含み、各点は、（１）前記複数のプロセスモデル不一致のうちの特定の不一致において可能である確定された最適コントローラ性能尺度および（２）前記複数のプロセスモデル不一致のうちの前記特定の不一致において前記最適コントローラ性能尺度をもたらした前記特定の組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値に関連する請求項２２に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２４】
前記チューニングマップをユーザに表示するために、前記最適化ユニットに通信可能に結合するディスプレイユニットをさらに含む請求項２３に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２５】
前記最適化ユニットは、前記プロセスモデルパラメータの１つまたは複数についてモデル不一致範囲を格納し、前記モデル不一致範囲は、前記チューニングマップ内のモデル不一致範囲部分空間を規定し、前記ディスプレイユニットは、前記チューニングマップ上で前記モデル不一致範囲部分空間を表示する請求項２４に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２６】
前記ディスプレイユニットは、モデル不一致無しに関連する点を中心にして前記チューニングマップ上で前記モデル不一致範囲部分空間を表示する請求項２５に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２７】
前記ディスプレイユニットは、ユーザが、前記チューニングマップ内で前記モデル不一致範囲部分空間を移動させて、前記モデル不一致範囲部分空間を考慮して最適な適応／チューニング点を確定することを可能にする請求項２６に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２８】
前記最適化ユニットはモデル不一致範囲を格納し、前記モデル不一致範囲は前記チューニングマップ内の部分空間サイズを規定し、前記最適化ユニットは、第２の最適化を実施して、第２の性能尺度について最適な値を生成する前記部分空間サイズの前記チューニングマップ内で特定の部分空間を確定する請求項２７に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項２９】
前記最適化ユニットは、前記モデル予測コントローラについて新しいコントローラモデルを生成するときに使用するための新しい一組のプロセスモデルパラメータ値を確定し、また、前記第２の最適化に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための一組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を確定する請求項２８に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項３０】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、コントローラ形態を指定する１つまたは複数のコントローラ形態パラメータか、１つまたは複数の観測器ユニットチューニングパラメータか、あるいは１つまたは複数のモデル予測コントローラアルゴリズムペナルティ変数を含む請求項２９に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項３１】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、（１）観測器ベースのモデル予測コントローラ形態または非観測器ベースのモデル予測コントローラ形態の一方、あるいは、（２）第１のタイプまたは第２のタイプの観測器ベースのモデル予測コントローラ形態の一方を指定するコントローラ形態パラメータを含む請求項３０に記載の適応モデル予測コントローラ。
【請求項３２】
コントローラモデルを使用してプロセスプラントを制御するように動作するモデル予測コントローラをチューニングするために、コンピュータプロセッサ上に実装するための適応モデル予測コントローラチューニングユニットであって、
コンピュータ読取り可能媒体と、
前記プロセスプラント用のプロセスモデルであって、一組のプロセスモデルパラメータのそれぞれについてある値を指定する、プロセスモデルを格納するためにプロセッサ上で実行するための、前記コンピュータ読取り可能媒体上に格納される格納ルーチンと、
前記モデル予測コントローラの前記コントローラモデルが前記プロセスモデルに基づくとき、プロセスモデル不一致の存在下で前記モデル予測コントローラの動作をシミュレートするためにプロセッサ上で実行するための、前記コンピュータ読取り可能媒体上に格納される最適化ルーチンとを備え、前記最適化ルーチンは、前記モデル予測コントローラが、複数の異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値のそれぞれによって構成されるとき、前記モデル予測コントローラをシミュレートし、前記最適化ルーチンは、前記プロセスモデル不一致の存在下で前記複数の異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値のそれぞれについてコントローラ性能尺度を確定し、前記最適化ルーチンは、前記コントローラ性能尺度に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための、前記異なる組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値の最適な値をさらに確定する適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３３】
前記コントローラ設計／チューニングパラメータは、コントローラ形態を指定するコントローラ形態パラメータか、１つまたは複数のモデル予測コントローラ観測器ユニットチューニングパラメータか、あるいは１つまたは複数のモデル予測コントローラアルゴリズムペナルティ変数を含む請求項３２に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３４】
前記最適化ルーチンは、複数の異なるプロセスモデル不一致の存在下で前記モデル予測コントローラの動作をシミュレートして、チューニングマップを生成するよう実行され、前記チューニングマップは一組の点を含み、各点は、（１）前記複数のプロセスモデル不一致のうちの特定の不一致において可能である確定された最適コントローラ性能尺度および（２）前記複数のプロセスモデル不一致のうちの前記特定の不一致において前記最適コントローラ性能尺度をもたらした前記特定の組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値に関連する請求項３３に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３５】
前記チューニングマップをユーザに表示するために、前記最適化ルーチンに通信可能に結合するディスプレイルーチンをさらに含み、前記ディスプレイルーチンは、ユーザが、前記チューニングマップ内の特定の点を選択して、前記選択された点に関連する前記コントローラ設計／チューニングパラメータ値を前記モデル予測コントローラに提供し、それにより、前記モデル予測コントローラをチューニングすることを可能にする請求項３４に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３６】
前記最適化ルーチンは、前記プロセスモデルパラメータの１つまたは複数についてモデル不一致範囲を含み、前記モデル不一致範囲は、前記チューニングマップ内のある部分空間を規定し、前記ディスプレイルーチンは、前記チューニングマップ上で前記モデル不一致範囲部分空間を表示する請求項３５に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３７】
前記最適化ルーチンは、第２の最適化を実施して、第２の性能尺度について最適な値を生成する前記チューニングマップ内の特定のモデル不一致部分空間を確定するように実行され、前記モデル不一致部分空間は、前記プロセスモデルパラメータの１つまたは複数でモデル不一致範囲を規定する請求項３６に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。
【請求項３８】
前記最適化ルーチンは、前記モデル予測コントローラについて新しいコントローラモデルを定義するときに使用するための新しい一組のプロセスモデルパラメータ値を確定し、また、前記第２の最適化に基づいて前記モデル予測コントローラで使用するための一組のコントローラ設計／チューニングパラメータ値を確定するように実行される請求項３７に記載の適応モデル予測コントローラチューニングユニット。