对具有大时滞的工艺的模糊逻辑控制的制作方法

专利名称：对具有大时滞的工艺的模糊逻辑控制的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及对具有大可变时滞(时间延迟)的工艺的控制，更具
体涉及利用模糊逻辑控制(FLC)以减少工艺变化性的对具有大可变时滞 的工艺的控制。
背景
玻璃制造可被描述为一种工艺，在该工艺中原材料在高温下转变成均 匀熔融物、然后该熔融物在完工之前被传送经过提供成品的合适的成形工 艺。 一种示例性玻璃熔融工艺包括熔炉(预熔炉)、精炼室(精炼炉)、 以及由至少一个搅拌室组成的玻璃传送系统。玻璃熔炉或预熔炉是整个玻 璃制造工艺中的主要部件。预熔融水平(熔炉中已熔融和正在熔融的材料 的水平) 一般通过改变螺旋喂送速率手动地控制。螺旋喂送器负责进入预 熔炉的一批次(原材料)的量。许多玻璃制造工艺由手动控制，因为该工 艺足够慢而允许手动控制，而且因为该工艺太复杂而不能令人满意地被建 模，从而阻碍了通用的基于模型的控制系统设计的应用。然而，为提供符 合更严格的用户规范的玻璃产品，需要能够将玻璃制造工艺控制成具有更 严格的公差和更少的主观变化性。
因此，需要的是能克服现有技术中出现的许多挑战——其中某些如上 所述——的控制预熔融工艺的方法和系统。
概述
一种克服某些所描述的挑战的方法是采用高级控制技术。根据本发明 的一个实施例将通过模糊逻辑控制器(FLC)使用称为模糊逻辑控制的高 级控制策略以控制具有大可变时滞(输出对输入变化作出反应所花费的时 间)的工艺中的预熔融水平变化。根据本发明的一个方面包括一种用于控制具有大时滞的工艺的系统。 该系统包括受控制器控制的致动器。该致动器用来调节玻璃制造工艺中原 材料进入预熔炉的速率。该系统还包括液位传感器。液位传感器检测预熔 炉中熔融原材料的液位。该系统还包括有效连接至液位传感器和控制器的 模糊逻辑控制器。模糊逻辑控制器接收来自液位传感器的指示预熔炉中熔 融原材料的液位信号，并基于该液位信号根据模糊逻辑规则通过向控制器 发送控制信号调节该速率。
在一个方面中，该系统还包括液位设定点和公差范围，以使在预熔炉 中熔融材料的液位超过自液位设定点起的公差范围时速率被调节。
在该系统的一个方面中，模糊逻辑控制器还包括模糊化接口。该模糊 化接口测量输入变量的值、将所述输入变量分类、以及将所述输入变量转 换成语言表达。模糊逻辑控制器还包括知识库，该知识库包括数据库， 其包含用来定义语言控制规则和模糊数据操纵规则的集合的定义；以及规 则库，其通过语言控制规则的集合表征领域专家的控制目标和控制策略。 模糊逻辑控制器还包括推理机。推理机被配置成基于模糊逻辑模拟人类决 策、且基于该模糊数据操纵规则集合推理模糊控制动作。该系统的模糊逻 辑控制器还包括解模糊化接口，该解模糊化接口将输出变量分类且执行解 模糊化功能以获得来自该语言控制规则集合的精确值。
根据本发明的又一方面是一种控制具有大时滞的玻璃制造工艺的方 法。该方法包括针对玻璃制造工艺内熔融原材料的液位建立液位设定点和 公差范围。确定熔融原材料的液位是否在该公差范围内。如果该液位不在 公差范围内，则确定值(e)为液位和液位设定点之间的差距，确定值(&)为熔 融材料液位的变化率，值(e和de)利用模糊化接口转换成语言表达，通过将 语言表达应用于模糊逻辑规则集合来确定要采取的语言控制动作，该语言 控制动作利用解模糊化接口转换成速率控制信号，而且速率控制信号被传 送至控制致动器的控制器。该致动器用来调节玻璃制造工艺中原材料进入 预熔炉的速率。
根据本发明的另一方面包括一种含有可由计算设备的处理器执行用于 处理控制具有大时滞工艺的任务的代码的计算机程序产品。计算机程序产品包括第一可执行代码部分，该第一可执行代码部分被配置成接收玻璃制 造工艺内熔融原材料液位的液位设定点和公差范围、并确定该玻璃制造工 艺内熔融原材料的液位是否在该公差范围内。如果该液位不在该公差范围 内，则第二可执行代码部分被执行，该第二可执行代码部分确定值(e)为该 液位和液位设定点之间的差距，而值(&)为液位变化率，且将这些值转换成 语言表达。第三可执行代码部分被执行，该第三可执行代码通过将语言表 达应用于模糊逻辑规则集合确定要采取的语言控制动作、并将该语言控制 动作转换成速率控制信号，该速率控制信号被配置成将传送至控制致动器 的控制器。该致动器用来调节玻璃制造工艺内原材料进入预熔炉的速率。
本发明另外的优点将在随后的描述中部分地陈述，且根据该描述部分 地显而易见，或可通过本发明的实践部分地获知。应当理解以上一般描述 和以下详细说明仅仅是示例性和说明性的而不是限制本发明。
附图简述
包含在此说明书中且构成此说明书一部分的


了本发明的特定 方面，而且与描述一起用来非限制地说明本发明的原理，且在数幅附图通 篇使用相同的附图标记来指示相同的部分。
图1A示出可用来实践优选实施例的各方面的示例性计算设备； 图1B是可在根据本发明的各实施例中使用的图1A中示出的处理系统 的替代实施例；
图2示出根据本发明的实施例中的玻璃制造工艺的示例性实施例； 图3A示出可用来实践本发明各方面的示例性模糊逻辑控制器(FLC)
的一般结构的框图3B是被配置成控制玻璃制造工艺中已熔融和正在熔融的材料的罐
内液位的FLC的图示；
图4A-4C示出具有特定语言表达的e、&、以及dF的示例性隶属函数；
图5示出示例性FLC的示例性模糊逻辑规则；以及
图6是描述根据本发明的实施例中的控制具有大时滞的玻璃制造工艺
的示例性方法的流程图。详细描述
通过参考本发明的以下详细描述、其中所包括的示例、附图、以及它 们的以上和以下描述可更容易地理解本发明。
在公开和描述所提出的系统、制品、装置、和/或方法之前，应当理解 本发明不限于特定系统、特定装置、或特定方法，因为这些当然可以变化。 应当理解本文中所使用的术语仅为了描述特定的实施而不是限制性的。
本发明的以下描述被提供为本发明的最好的使能示教，通常称为实施 例。为此，相关领域的普通技术人员将认识和理解可对本文中描述的本发 明的各个方面作出许多改变，同时仍获得本发明的有益结果。还显而易见 的是通过选择本发明的某些特征而不采用其它特征可获得本发明的期望好 处。因此，本领域普通技术人员将能认识到本发明的许多修改和改变在特 定情况下是可能的甚至是合乎需要的，而且这些修改和改变是本发明的一 部分。因此，提供以下描述作为本发明原理的说明而不是限制。
如说明书以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的"一"、"一个" 以及"该"包括复数引用，除非上下文另外明确地指出。因此，例如，对"反 射镜"的引用包括两个或多个这样的反射镜等等。
范围在本文中可表达为从"约"一个特定值和/或到"约"另一特定值。当 表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或到另一特定值。同 样，当值被表达为近似值时，通过使用先行词"约"，应当理解该特定值构 成另一实施例。还应理解的是，各个范围的端点就与另一端点有关和与另 一端点无关而言都是重要的。还应理解的是，在本文中公开了多个值，且 各个值在本文中还被公开为除该值自身之外的该特定值"附近"。例如，如
果公开了值"10"，则也公开了"约10"。还应当理解的是，当一个值公开为"小
于或等于"该值时，"大于或等于该值"和这些值之间的可能范围也被公开，
如本领域普通技术人员正确理解地。例如，如果值"io"被公开，贝U"小于或
等于IO"以及"大于或等于IO"也被公开。还应理解的是，在通篇本申请中，
数据按照多种不同格式提供，而且此数据代表终点和起点、以及这些数据
点的任意组合的范围。例如，如果公开了特定数据点"10"和特定数据点15，则应当理解大于、大于等于、小于、小于等于、和等于10和15、以及10 与15之间都应认为被公开。还应理解两个特定单位之间的各个单位也被公 开。例如，如果公开了10和15，则也公开了 11、 12、 13、以及14。
"任选的"或"任选地"表示随后描述的事件或情形会或不会发生，而且 该描述包括实施事件或情形发生的实例和它不发生的实例。
如本领域普通技术人员将理解地，根据本发明的实施例可被实现为方 法、数据处理系统、或计算机程序产品。因此，实施例可采用完全硬件的 实施例、完全软件的实施例、或结合软件和硬件两方面的实施例的形式。 此外，优选实施例的实现可采用计算机可读存储介质上的计算机程序产品 的形式，其中该计算机可读存储介质具有具体化在该存储介质中的计算机 可读程序指令(例如计算机软件)。更具体地，各实施例的实现可采用网 络实现的计算机软件的形式。可利用任何合适的计算机可读存储介质，包 括硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备。
根据本发明的各实施例参考根据本发明的实施例的方法、装置(即系 统)、以及计算机程序产品的框图和流程图在以下描述。应当理解，框图 和流程图中的每个功能块、以及框图和流程图中的功能块的组合可分别由 计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用
计算机或其它可编程数据处理装置以制造机器，以使在计算机或其它可编 程数据处理装置上执行的指令形成用于实现流程框图或框中指定功能的手 段。
这些计算机程序指令也可被存储在计算机可读存储器中，其中该存储
器可引导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式发挥作用，以使存 储在计算机可读存储器中的指令产生包括用于实现在流程框图或框中指定
的功能的计算机可读指令的制品。计算机程序指令也可被加载到计算机或 其它可编程数据处理装置上，以使一系列操作步骤在该计算机或其它可编 程装置上执行以产生计算机实现的过程，从而在该计算机或其它可编程装 置上执行的这些指令提供用于实现流程框图或框中指定功能的步骤。
因此，框图和流程图示的功能块支持用于执行这些指定功能的装置的 组合、用于执行这些指定功能的步骤的组合、以及用于执行这些指定功能
9的程序指令装置。还应理解的是，框图和流程图中的每个功能块、以及框 图和流程图中的功能块的组合可由执行指定功能或步骤的基于硬件的专用 计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
在本文所引用的实施例中，"计算机"、"计算装置"、"控制器"、 或"服务器"可被引用。这样的计算机例如可以是大型机、桌面计算机、 笔记本计算机或膝上型计算机、诸如数据采集和存储设备之类的手持设备， 或者它可以是在诸如例如作为控制系统的一部分的控制器之类的另一装置 内具体化的处理设备。在某些实例中，计算机可以是用来访问数据的"哑" 终端或网络上的处理器或诸如控制器之类的具有有限处理能力的装置。参 考图1A，示出了可用来实践根据本发明的实施例的各方面的计算设备的一 个实施例。在图1A中，诸如微处理器之类的处理器1用来执行用于实现所
定义步骤的软件指令。处理器从电源17接收功率，电源17在必要时还向 其它组件供电。处理器1利用通常为16或32位宽的数据总线5通信(例 如并行地)。数据总线5用来通常在处理器与存储器之间传送数据和程序 指令。在本实施例中，存储器可被认为是作为仅在工作期间保持内容的 RAM或其它形式的主存储器2，或者它可以是一直保持存储内容的诸如 ROM、 EPROM、 EEPROM、 FLASH之类的非易失性存储器3或其它类型 的存储器。存储器还可以是诸如存储大量数据的磁盘存储器之类的辅助存 储器4。在某些实施例中，磁盘存储可替换地利用I/O总线6或专用总线(未 示出)与处理器通信。辅助存储器可以是软盘、硬盘、光盘、DVD、或计 算机领域普通技术人员已知的任意其它类型的大容量存储器。
处理器1还利用I/O总线6与多个外设或外部设备通信。在本实施例 中，外围I/0控制器7用来按需提供诸如RS-232、 RS422、 DIN、 USB之类 的标准接口或其它接口以与各种输入/输出设备通过接口连接。典型的输入/ 输出设备包括本地打印机18、监视器8、键盘9、以及鼠标10或其它典型 定点设备(例如滚动球(rollerball)、跟踪板(trackpad)、操纵杆等等)。
通常处理器1还利用通信I/0控制器11与外部通信网络通信，且可使 用诸如X.25、 ISDN、 DSL、电缆调制解调器等等的面向数据通信协议12 之类的多种接口。通信控制器11还可结合用于与标准电话线通过接口连接并通信的调制解调器(未示出)。最后，通信I/O控制器可结合用于通过
LAN通信的以太网接口 14。这些接口的任一种可用来访问诸如互联网、内 联网、LAN之类的广域网络或其它数据通信设施。
最后，处理器1可与无线接口 16通信，该无线接口 16有效连接至天 线15以便利用例如IEEE 802.11协议、802.15.4协议、或诸如CDMA2000 lx EV-DO、 GPRS、 W-CDMA之类的标准3G无线通信协议、或其它协议中的 一个与另一设备无线地通信。
在图1B中示出了可使用的处理系统的替代实施例。在此实施例中，示 出了分布式通信和处理架构，包括服务器20与本地客户计算机26a或远程 客户计算机26b之一通信。服务器20通常包括与数据库22以及主存储器 24通信的处理器21，数据库22可被视为辅助存储器的一种形式。处理器 还利用I/O控制器23与外部设备通信，I/O控制器23通常与LAN 25通过 接口连接。LAN可向网络化打印机28和本地客户计算机26a提供本地连接。 这些可位于与服务器一样的设施中，但不一定要在同一房间中。与远程设 备的通信通常通过将来自LAN 25的数据通过通信设施路由至诸如互联网 之类的广域网27实现。远程客户计算机26b可执行网络浏览器，以使该远 程客户机26b可如将数据通过广域网27在LAN 25上发送至服务器20所需 地与服务器交互。
数据联网领域的普通技术人员将认识到许多其它替代方案和架构是可 能的，且可用来实践根据本发明的各个实施例。图1A和1B中示出的实施 可按照多种方式修改且在如要求保护的本发明的范围内。
概览
玻璃制造可被描述为一种工艺，在该工艺中原材料在高温下转变成均 匀熔融物、然后该熔融物在完工之前被传递经过提供成品的合适成形工艺。 在图2中所示的一个实施例中，玻璃制造工艺包括称为预熔炉202的熔炉； 称为精炼炉204的精炼室；以及玻璃传送系统，其包括例如精炼炉到搅拌 室(FSC) 206、搅拌室208、搅拌室到碗状体(未在图2中示出)、以及 碗状体和下导管(也未在图2中示出)。在一个示例性实施例中，如本领
11域普通技术人员已知地，成形工艺通过熔制下拉工艺(或溢流工艺)进行。 熔融在预熔炉202中进行且是一个热工艺，原材料通过该工艺转变成
没有固体或晶体成分的熔融混合物。在精炼炉204中进行的精炼是从玻璃 去除气泡的工艺。因为图2实施例中所示的工艺的设计，预熔炉202和精 炼炉204以及该工艺的其它部分中的熔融玻璃液位一般都相同。因此，理 论上在预熔炉202或精炼炉204中测得的玻璃液位提供相同的信息。然而， 基于一般控制理论，测量越靠近致动装置，控制越好，因为这样测量对致 动装置中的变化响应更快。在图2的实例中，液位传感器放置在精炼炉204 之后且刚好在FSC 206之前，因此，在用于向预熔炉202提供原材料的致 动装置(例如螺旋给料器)改变(例如螺旋给料速率(SFR)改变)的时间 与熔融玻璃液位响应的时间之间存在延迟，这称为时滞。然而应当理解， 将液位传感器放置在此工艺的任何地方都被构想成在本发明的范围内。
根据本发明的各方面提供一种用来控制具有大时滞的工艺的控制系 统、方法、和计算机程序产品。可由根据本发明的各实施例控制的示例性 工艺是玻璃制造工艺，尽管具有大时滞的其它工艺也被认为在根据本发明 的范围内。图3A示出可用来实践本发明各方面的示例性模糊逻辑控制器
(FLC)的一般结构的框图。如图3A的实施例所示，FLC 300具有四个组 件。一个组件是模糊化接口 302。模糊化接口 302测量输入变量的值(STA)、 将输入变量分类、并执行将输入数据转换成合适的语言值的模糊化功能。 FLC 300的另一组件是知识库304。知识库304 —般包括两个部分数据库， 其提供定义且用来定义FLC 300中的语言控制规则和模糊数据操纵；以及 规则库，其通过语言控制规则集合表征领域专家的控制目标和控制策略。 FLC 300的另一组件是推理机306。推理机306被配置成接收模糊信息
(FUZIN)并基于模糊概念且基于采用模糊逻辑中的模糊意义和推理规则 推理模糊控制动作(FUZAC)来模拟人类决策。图3A的FLC 300的又一 组件是解模糊化接口 308。解模糊化接口 308将输出变量分类并执行解模糊 化功能以从模糊控制获得精确值。解模糊化接口 308采用不同的解模糊化 方法，诸如例如最大高度法、最大平均法、以及重心法。
在根据本发明的实施例中，FLC 300在解模糊化功能之后产生用于致动装置的非模糊控制增量(NONFUZCON)，该致动装置向一工艺(PRO) 提供材料。例如，FLC 300可向螺旋给料器提供螺旋给料速率(SFR)的增 量信号。模糊逻辑控制的规则可根据对工艺的手动控制期间人类决策的观 察推导。例如，可在手动控制期间观察工艺工程师和流水线操作人员并采 集数据且分析以理解工艺中何时需要变化。
图3B是被配置成控制玻璃制造工艺中已熔融和正在熔融的材料的罐 内液位的FLC 300的图示。如图3B所示，对FLC的模糊化接口 302的输 入被接收为来自液位传感器310的一个或多个信号，液位传感器310被配 置成测量玻璃制造工艺中已熔融和正在熔融的原材料的液位并将所测得的 液位转换成信号。液位传感器还被配置成具有已建立的设定点并用来确定 测得值与设定点值之间的差值。对FLC 300的模糊化接口 302的输入包括 液位误差(e)和液位误差中的变化(&)，液位误差(e)是液位设定点减去测得 液位。来自FLC 300的输出可以是SFR的百分比改变(flf"。在此实例中，e、 &、以及dF的隶属函数被取为三角形状，而规则库的模糊划分和建立从观 测到的手动规则得到。e和&被划分成语言表达。这些语言表达可以是例 如正大(positive big)(PB)、正中(positive medium)(PM)、正小(positive small)
(PS)、零(ZE)、负大(negative big) (NB)、负中(negative medium) (NM)、 以及负小(negative small) (NS)。用于输入变量的语言术语的数量确定模糊 控制规则的数量。例如，这里存在两个输入变量(e和和七个语言术 语，这导致72 = 49个规则。dF也可以被划分成诸如例如正大(PB)、正 中(PM)、正小(PS)、零(ZE)、负大(NB)、负中(NM)、以及负 小(NS)、负过大(negativebigbig) (NBB)、以及正过大(positive big big)
(PBB)之类的语言表达。
输入变量e和&通过模糊化接口 302且通过与知识库304协同工作的 推理机306被转换成语言表达，这些语言表达的模糊逻辑规则基于它们的 隶属函数确定。
图4A-4C示出具有上述语言表达的e、&、以及dF的示例性隶属函数。 规则库是作为e和&的函数的输出的语言表达，且该规则库根据工艺 的操作者经验和手动规则的结果获得。控制工程师对工艺了解得越多，控制器的性能越好。示例性规则可以是如果e是ZE且&是ZE，贝UAF是 ZE。在图5中示出用于示例性FLC的另外的示例性模糊逻辑规则。
由图5的规则描述的示例性FLC具有49个规则。基于这些规则的推 理通过模糊推理即一种近似推理技术实现。例如，e(A:)和^&)是第t个步 骤时对FLC的输入。明确的输入被模糊化接口和基于知识库的乘积推理模 糊化，而且使用了推理机。例如，如果第/个规则的e、 ^和t/F的模糊集 合分别被表达为」,、A、和C,，且变量e、 ^和d尸分别被表达为；c、3;和z， 则第A个采样步骤时的第/个规则的真实值由下式给出
M = 0) A & 0) 其中A是求最小值运算符。
利用模糊意义的乘积运算规则，则输出模糊集合C如下地计算
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中m是规则分类的数量。 一旦针对给定的e和&选定了模糊逻辑规 则W"，该语言规则就被"解模糊化"成一个信号，该信号被配置成控制诸如 螺旋给料器之类的装置。如图5所示，示例性的语言规则包括NBB、 NB、 NA、 NS、 ZE等等。这些模糊规则可被转换成明确的值。例如，所选择的 解模糊化策略可以是由下式给出的重心
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中^/F是模糊推理的明确结果。在各个采样实例A:时，涵桥(flow bridge) 的设定点被更新。然而应当理解的是，诸如最大高度法和最大平均法之类 的其它解模糊化方法被认为在此发明的范围内。解模糊化通过解模糊化接 口 308进行。
再参考图3B，来自解模糊化接口的明确值被用作用来控制例如诸如螺 旋给料速率控制器312之类的致动器的控制信号。螺旋给料速率控制器312 控制原材料进入预熔炉的速率。
图6是描述根据本发明的一个实施例中的控制具有大时滞的玻璃制造 工艺的示例性方法的流程图。该工艺的步骤602包括针对玻璃制造工艺内熔融原材料的液位建立液位设定点和公差范围。液位设定点和公差范围可 通过观察手动控制的工艺建立，而且可被调整以减少工艺中的变化性。在 一个示例性实施例中，在玻璃制造工艺内建立熔融原材料液位的液位设定 点和公差范围包括离该液位设定点小于土1.0英寸的公差范围。在步骤604, 确定玻璃制造工艺中熔融原材料的液位。这可通过例如液位传感器执行。
步骤606包括确定玻璃制造工艺中熔融原材料的液位是否在公差范围内。 步骤606的结果("Y"为是，"N"为否)决定下一步骤。在步骤606，如果 该液位不在公差范围内(即结果是"N")，则在步骤608将值(e)确定为该液 位与液位设定点之间的差值。在步骤610，确定值(&)为玻璃制造工艺中材 料液位的变化率。
在步骤612,值(e和&)被转换成语言表达。此语言表达转换可通过 模糊逻辑控制器的模糊化接口实现。在步骤614，通过将语言表达应用到模 糊逻辑规则集合来确定语言控制动作。在步骤616，该语言控制动作被转换 成控制信号。此转换可通过模糊逻辑控制器的模糊化接口执行。在步骤618，
控制信号被传送至控制设备。例如，速率控制信号可传送至控制致动器的 控制器，其中所述致动器用来调节在玻璃制造工艺中原材料进入预熔炉的 速率。在一个示例性实施例中，将所述速率控制信号传送至控制致动器的 控制器包括将所述速率控制信号传送至控制螺旋给料器的控制器。返回到 步骤606，如果玻璃制造工艺中熔融原材料的液位在公差范围内(即结果为 "Y，，)，则该工艺返回步骤604。该工艺在步骤620结束。应当理解的是， 在玻璃制造工艺中预熔炉中的熔融原材料的液位对原材料进入预熔炉的速 率的变化可非线性地作出反应，而且这样的反应被认为在本发明的范围内。
应当理解的是，上述工艺可被记录为编程到一个或多个可执行代码部 分中的算法，这些可执行代码部分可在诸如图1A和1B中描述的处理器之 类的处理器上运行，而且可在诸如例如CD-ROM、固态存储设备之类的一 种或多种形式的计算机可读介质和信号上存储或传送。
虽然已经在上述说明书中公开了本发明的数个方面，但本领域普通技 术人员应当理解的是，将会想到具有在上述说明和相关联的附图中给出的 示教的好处的本发明的许多修改和其它方面，其中本发明从属于这些修改和其它方面。因此应当理解本发明不限于以上公开的特定方面，而且许多 修改和其它方面旨在被包括在所附权利要求的范围内。而且，虽然在本文 中以及所附权利要求书中釆用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意 义，而不是为了限制所描述的发明。
权利要求
1.一种用于控制具有大时滞的工艺的系统，包括由控制器控制的致动器，其中所述致动器用来调节玻璃制造工艺中原材料进入预熔炉的速率；液位传感器，其中所述液位传感器检测所述预熔炉中熔融原材料的液位；有效连接至所述液位传感器和所述控制器的模糊逻辑控制器，其中所述模糊逻辑控制器接收来自所述液位传感器的指示所述预熔炉中熔融原材料的液位的液位信号，并基于所述液位信号根据模糊逻辑规则通过向所述控制器发送控制信号调节所述速率。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括液位设定点和公差范围，其中当所述预熔炉中熔融材料液位超过自所述液位设定点起的所述公差范围时所述速率被调节。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模糊逻辑控制器还包括模糊化接口，其中所述模糊化接口测量输入变量的值、将所述输入变量分类、以及将所述输入变量转换成语言表达；知识库，包括数据库，其中所述数据库包括用来定义语言控制规则和模糊数据操纵规则的集合的定义，以及规则库，其中所述规则库通过所述语言控制规则的集合表征领域专家的控制目标和控制策略；推理机，其中所述推理机被配置成基于模糊逻辑模拟人类决策、且基于所述模糊数据操纵规则的集合推理模糊控制动作；以及解模糊化接口，其中所述解模糊化接口将输出变量分类、并执行解模糊化功能以获得来自所述语言控制规则的集合的精确值。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预熔炉中的熔融原材料的液位对所述速率的变化非线性地作出反应。
5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述致动器是螺旋给料器。
6. —种控制具有大时滞的玻璃制造工艺的方法，包括针对玻璃制造工艺内的已熔融原材料的液位建立液位设定点和公差范围；确定所述熔融原材料的液位是否在所述公差范围内，其中如果所述液位不在所述公差范围内，则确定值(e)为所述液位与所述液位设定点之间的差值，确定值(A)为所述熔融材料的液位的变化率；利用模糊化接口将所述值(e和&)转换成语言表达，通过将所述语言表达应用到模糊逻辑规则的集合确定要采取的语言控制动作，利用解模糊化接口将所述语言控制动作转换成速率控制信号，以及将所述速率控制信号传送至控制致动器的控制器，其中所述致动器用来调节在所述玻璃制造工艺中原材料进入所述预熔炉的速率。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在玻璃制造工艺内建立已熔融原材料的液位的液位设定点和公差范围包括离所述液位设定点小于土l.O英寸的公差范围。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过将所述语言表达应用到模糊逻辑规则的集合确定要采取的语言控制动作包括将所述语言表达应用到知识库，其中所述知识库还包括数据库，其中所述数据库包括用来定义语言控制规则和模糊数据操纵规则的集合的定义；规则库，其中所述规则库用语言控制规则的集合表征领域专家的控制目标和控制策略；以及推理机，其中所述推理机被配置成基于模糊逻辑模拟人类决策、且基于所述模糊数据操纵规则的集合推理模糊控制动作。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，利用解模糊化接口将所述语言控制动作转换成速率控制信号包括将任意输出变量分类、并执行解模糊化功能以获得来自所述语言控制规则的集合的精确值。
10. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述速率控制信号传送至控制致动器的控制器包括将所述速率控制信号传送至控制螺旋给料器的控制器。
11. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预熔炉中熔融原材料的 液位对所述玻璃制造工艺中进入所述预熔炉的原材料的速率的变化非线性地 作出反应。
12. —种包括可由计算设备的处理器执行用于处理控制具有大时滞的工 艺的任务的代码的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括第一可执行代码部分，所述第一可执行代码部分被配置成接收针对玻璃 制造工艺内熔融原材料的液位的液位预设点和公差范围、并确定所述玻璃制造 工艺内熔融原材料的液位是否在所述公差范围内，其中如果所述液位不在所述 公差范围内，则执行第二可执行代码部分，所述第二可执行代码部分确定值(e)为所 述液位与所述液位设定点之间的差值、值(A)为所述液位的变化率，并将所述 值转换成语言表达；以及执行第三可执行代码部分，所述第三可执行代码部分通过将所述语 言表达应用到模糊逻辑规则的集合确定要采取的语言控制动作、并将所述语言 控制动作转换成被配置成将被发送至控制致动器的控制器的速率控制信号，其 中所述致动器用来调节所述玻璃制造工艺中原材料进入所述预熔炉的速率。
13. 如权利要求12所述的计算机程序产品，其特征在于，将所述速率控 制信号传送至控制致动器的控制器包括将所述速率控制信号传送至控制螺旋 给料器的控制器。
14. 如权利要求12所述的计算机程序产品，其特征在于，所述玻璃制造 工艺中熔融的原材料的液位对所述玻璃制造工艺中进入所述预熔炉的原材料 的速率的变化非线性地作出反应。
全文摘要
本发明涉及一种用来控制具有大时滞的工艺的控制系统、方法、和计算机程序产品。可由根据本发明的实施例控制的示例性工艺是玻璃制造工艺，其中模糊逻辑用来通过控制原材料进入熔炉的速率控制玻璃制造工艺期间熔炉中的已熔融和正在熔融的材料的液位。
文档编号G06F15/18GK101542464SQ200780044332
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月7日 优先权日2006年11月30日
发明者M·汉巴吉 申请人:康宁股份有限公司