Rapport fra NATO-ASI "Nonlinear Model Based Process Control",

Ivar Halvorsen (Ivar.J.Halvorsen@ecy.sintef.no)
Fri, 22 Aug 1997 11:41:34 +0200

------------------------------------------------------
Kort oppsummering av NATO ASI med tema:
"Nonlinear Model Based Process Control"
Antalya Tyrkia, 10-20 August 1997
---------------------------------------------

Generell informasjon om denne konferansen finnes på:

http://www.ankara.edu.tr/~psce/natoasi/nahome.html

Jeg fant at konferansen holdt et bra faglig nivå, med
en del sentrale personer innen prosessregulering til stede.

En lignende konferanse ble arrangert i 1994, innen modellbasert
regulering. Og denne oppfølgeren var ment å fokusere på
ulineære prosesser. Jeg regner med at enda en oppfølger
vil komme om 2-3 år.

Antalya er enkel å nå med charter fra Norge,
og på tross av ca 30 grader ute var air-condition anlegget
så effektivt at det var aldri over 22 grader inne.
(Jeg har opplevd mye mer plagsom varme innendørs i Norge, =
så norske designere av ventilasjonsanlegg =
har noe å lære fra sydlige breddegrader)

Det var lagt opp til formiddagsøkter fra 9-12.30
og ettemiddag fra 17.30 til 20. + noen dager
der ettermiddagsøktene var erstattet med felles turer.

Det var ca 80 deltagere fra 20 land. Herav 5 fra Norge:
Jens G. Balchen, Andre Damslora fra Norsk Hydro, Truls Larsson,
Ingvild Lowik og undertegnede fra Inst. for Kjemiteknikk.

De fleste foredragsholderen er invitert ut fra sine =

faglige meritter. Bla Balchen, Brosilov, Kravaris, Arkun,
Stephanopolous,Allgower, Marquardt..
I tillegg var det presentasjon av utvalgte innsendte papers,
Bla Andre Damslora som presenterte paper med tittel: =

"Increasing PVC productivity by by predictive
control using multiple initiator systems".
Det var også en liten postersesjon med 6 paper.

Første økt startet søndag ettermiddag med en paneldabatt:

Kravaris poengterte muligheten til å utnytte ulineæritieter
direkte,til å oppnå bedre resutat enn ved linearisering.
Allgower vil fokusere på basis. Dvs utvikle analyseteknikker
for ulineære systemer. Basisbegreper som stabilitet,
ytelse (performance), usikkerhet etc trenger nærmere
spesifisering for ulineære systemer.
Det finnes også problemstillinger som ikke eksisterer i
lineære prosesser. F. eks multiple steady-state, ekstrempunkter etc.
Balchen viste en trekant med industri, akademia, og =

systemleverandører. Den siste var nemlig lite synlig ellers,
men er viktig for industriell realisering av nye metoder.
De fleste var enige om at man bør gruppere klasser av
ulineære systemer for å kunne nå realistiske teoretiske resultater.=

Mandag startet med grunnleggende introduksjon til en
del enkle ulineære metoder. Som ulineære transformasjoner
av signaler (jfr logaritmisk konsentrasjonsmåling),
parametrisk gain-scheduling, multiple modeller ( a la
Tor Arne Johansen). Konuk fra Aspentech la vekt på
å gjøre ting så enkelt som mulig.
Simone de Oliveira presenterte sin "Contractive MPC",
som på en måte "tvinger" prosessen til stabilitet.

Tirsdag snakket Daotidis om PDE-systemer, og systemer der
man kan ha indeks-problemer i modellen (generell DAE formulering)
Anvendelse på reaktor.

Frank Allgower (naa ved ETH-Zurich) snakket om "Approximate I/O linearisering"
Allgower presenterte bla et generelt "ulinearitets-mål"
Onsdag formiddag presenterte Brosilov og Kravaris varianter =
av ulineær IMC. Håndtering av ustabil nulldynamikk =
(RHP-zeros i lineære systemer) er sentralt. + med IMC er jo =
den intuitive enkle formuleringen. Minus er at man ikke har noen
tilstandsestimator, og de prensenterte formuleringene begrenset seg
også til klassen av bilineære systemer. (dx/dt=3Df(x)+g(x)*u)
Hva som skjer ved modellfeil og usikkerheter er heller ikke enkelt.

Brosilow foreso å benytte "automatic differentiation" for å
beregne deriverte av modelligninger. Dette er metoder som
jobber rett på kode med modell-ligninger, implementert i f. eks FORTRAN,
og genererer automatisk kode som beregner deriverte av alle =
variable helt ned til maskinens presisjon. Må ikke forveksles
med numerisk derivasjon.

Alex Zheng (ex. Morari-stud, nå Umass) presenterte en meget interessant tilnærming til
ulineær MPC. Han beregner en tilbakekobling u=3DC(x) som blir
brukt til å approksimere pådraget inn i framtiden, fra
tid k+2 til uendelig. u(k+1) ble beregnet med fullstendig =
optimalisering. På denne måten reduseres dimensjonen
til optimaliseringsproblemet drastisk. (Jfr gamle IDCOM)
Han hadde forresten hentet kolonnemodellen fra
Sigurd Skogestads hjemmeside og brukt som case:

www.chembio.ntnu.no/users/skoge/book/matlab_m/cola/cola.html

Soroush diskuterte windup og retninger i NLMPC.

Torsdag startet med mer IMC fra Berber og Brosilov
Allgower holdt et interessant foredrag med tittelen:
"Nonlinear predictive control schemes with guaranteed stability"
Dette er en state-space aproach. For å se på stabilitet må man beregne
hav som skjer når t->8. En tilnærmelse u=3Dk(x) ble brukt fra =
pådragshorisontens slutt og til uendelig.
Viste eksempler med bla "van der vusse reaktor" som har et =
maksimumspunkt mhp produksjonsrate. (Dvs et extremum problem) =

Fredag holdt Balchen to foredrag om END Elementary Nonlinear Decoupling)

Marquardt presenterte arbeid som også var rettet inn mot design og
feildeteksjon, og robust operasjon ved feil. Altså inn mot
hybride systemer med både diskrete og kontinuerlige egenskaper.
En batch reaktor er brukt som eksempel.

Lørdag fortsatte Marquardt med en ny tilnærming til estimering
baset på wavelets. Allgower presenterte et paper som stand-in for
Morari, som gikk på stabilitet i estimeringsmetoder med begrensninger.
Ved å bruke framtidige prediksjoner kan "feasibility" og stabilitet =
analyseres, også med begrensninger.

Jeg avsluttet oppholdet lørdag, og oppsummering fra de siste dagene
kommer fra Truls og Ingvild.

Det blir utgitt proceedings, men siden alle paper skal gjennom en
review først kommer ikke den før over nyttår.
Vi har preprints og kopier av enkeltartikler, så om noen
ønsker, kan dere be om å få låne av oss. (Se websiden for
liste over alle papaers)

Noen tema som ikke var med, men som er viktig:

Løsingsmetodikk ved ulineær dynamisk optimaliserting. =

Svært lite diskusjon om brukervennlighet of vedlikeholdbarhet.
Det er også vanskelig å sammenligne motoder, fordi
veldig få presenterer sine metoders begrensninger.
Gode "benchmarks etterlyses"
Ulineær modellbasert regulering for andre systemer enn typiske
kejmiske prosessser kunne også gitt noen flere impulser.

Hilsen =

Ivar Halvorsen