Verbesserte Kalman-Filter in Prozesssteuerungssystemen

Eine Steuerungstechnik, die die Benutzung von empfangenen Prozessvariablenwerten in einem Kalman-Filter-basierten Steuerungsschema ermöglicht, ohne das Erfordernis, den Steuerungsalgorithmus zu ändern, beinhaltet einen Controller, wie einen PID-Controller, und einen Kalman-Filter, gekoppelt zum Empfangen von Feedback in der Form von beispielsweise Prozessvariablenmessungssignalen von einem Prozess. Der Kalman-Filter ist konfiguriert zur Erzeugung einer Schätzung des Prozessvariablenwerts von langsamen oder intermittierenden Prozess-Feedbacksignalen, während eine neue Prozessvariablenschätzung während jedem der Controller-Ausführungszyklen an den Controller bereitgestellt wird, um es dem Controller zu ermöglichen, ein Steuerungssignal zu erzeugen, das zur Steuerung des Prozesses benutzt wird. Der Kalman-Filter ist auch konfiguriert, um das nicht-mittelwertfreie Prozessrauschen der Prozessvariablenschätzung zu kompensieren, das in dem Prozess vorhanden sein kann. Der Kalman-Filter kann diese Kompensation sowohl auf fortlaufend als auch intermittierend empfangene Prozessvariablenwerte anwenden. A control technique that enables the use of received process variable values in a Kalman filter based control scheme without the need to change the control algorithm includes a controller, such as a PID controller, and a Kalman filter, coupled to receive feedback in the form of, for example, process variable measurement signals from a process. The Kalman filter is configured to produce an estimate of the process variable value from slow or intermittent process feedback signals while providing a new process variable estimate to the controller during each of the controller execution cycles to enable the controller to produce a control signal used to control the process. The Kalman filter is also configured to compensate the process variable estimate for process noise with non-zero mean value that may be present in the process. The Kalman filter may apply this compensation to both continuously and intermittently received process variable values.