DE4338607B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System (4), wobei zu Beginn eines jeden Prozeßablaufs mittels eines in einer Recheneinrichtung (2) implementierten mathematischen Modells (M) des Prozesses in Abhängigkeit von dem Modell (M) zugeführten Eingangsgrößen (xM) zumindest ein ausgewählter Prozeßparameter (yv) vorausberechnet wird, mit dem eine Voreinstellung des Systems (4) erfolgt, wobei während des Prozeßablaufs die Eingangsgrößen (x) und der Prozeßparameter (y) gemessen werden und wobei nach dem Prozeßablauf aufgrund des gemessenen Prozeßparameters (y) und der dem Modell (M) zugeführten gemessenen Eingangsgrößen (x) eine adaptive Verbesserung der Vorausberechnung des Prozeßparameters (yv) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung des Prozeßparameters (yv) das Rechenergebnis (yM) des Modells (M) mit der Netzwerkantwort (yN) eines neuronalen Netzwerkes (8) verknüpft wird, dem eingangsseitig zumindest ein Teil der Eingangsgrößen (xN) zugeführt wird, und daß nach dem Prozeßablauf die Abweichung zwischen dem berechneten Prozeßparameter (yv) und dem gemessenen Prozeßparameter (y) zur Adaption von veränderbaren Netzwerkparametern (c,...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System, wobei zu Beginn eines jeden Prozeßablaufes mittels eines in einer Recheneinrichtung implementierten mathematischen Modells des Prozesses in Abhängigkeit von dem Modell zugeführten Eingangsgrößen zumindest ein ausgewählter Prozeßparameter vorausberechnet wird, mit dem eine Voreinstellung des Systems erfolgt, wobei während des Prozeßablaufes die Eingangsgrößen und der Prozeßparameter gemessen werden und wobei nach dem Prozeßablauf aufgrund des gemessenen Prozeßparameters und der dem Modell zugeführten gemessenen Eingangsgrößen eine adaptive Verbesserung der Vorausberechnung des Prozeßparameters erfolgt. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung.
  • Aus der DE 40 40 360 A1 ist ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System für eine verfahrenstechnische Anlage bekannt, die quasikontinuierlich arbeitet. Hierzu zählen typischerweise Walzstraßen, wobei jeder Durchlauf des Walzgutes einen Prozeßzyklus, im folgenden Prozeßablauf genannt, bildet. Wie alle realen technischen Prozesse sind diese Prozeßabläufe zeitvariant. Bei der Führung von solchen Prozessen ist es erforderlich, das den Prozeß regelnde System vor jedem Prozeßablauf voreinzustellen, d.h. die Prozeßführung muß im Unterschied zur klassischen Regelung dem tatsächlichen Prozeßgeschehen stets zeitlich voraus sein. Ursache hierfür ist, daß in industriellen Prozessen vielfach Regelgrößen nur indirekt und nicht unmittelbar an der Stelle der Prozeßbeeinflussung gemessen werden können, so daß eine unmittelbare Regelung nicht möglich ist. Die Voreinstellung des den Prozeß regelnden Systems erfolgt in bekannter Weise derart, daß gestützt auf einen Pool relevanter mathematischer Modelle des Prozesses in Abhängigkeit von vorgegebenen und/oder zunächst abgeschätzten Eingangsgrößen ausgewählte Prozeßparameter vorausberechnet werden, mit denen dann eine Voreinstellung des Systems erfolgt. Da mathematische Modelle den zu führenden Prozeß immer nur näherungsweise beschreiben können, ist eine adaptive Anpassung der Modelle an das tatsächliche Prozeßgeschehen erforderlich. Hierzu werden während jedes Prozeßablaufs die Prozeßparameter und die Eingangsgrößen unmittelbar oder mittelbar durch Aufbereitung anderer Meßgrößen gemessen. Nach Abschluß des Prozeßablaufs werden im Rahmen einer Nachberechnung die mit den mathematischen Modellen durchgeführten Vorausberechnungen auf der Grundlage der nunmehr gemessenen Eingangsgrößen wiederholt, wobei in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den so berechneten Prozeßparametern und den gemessenen Prozeßparametern eine adaptive Änderung von veränderbaren Modellparametern im Sinne einer Verringerung der ermittelten Abweichung erfolgt. Die so adaptierten Modellparameter stehen für die Vorausberechnung der Prozeßparameter zu Beginn des nächsten Prozeßablaufs zur Verfügung.
  • Die Güte der Vorausberechnung der Prozeßparameter und damit der Voreinstellung des Systems hängt trotz der Adaption des Modells des Prozesses vor allem von der Güte der Modellannahmen ab, die in der Regel nur schwer zu erstellen sind und zudem stark fehlerbehaftet sein können. Außerdem ist die ständige, d. h. on-line Adaption der Modellparameter im Echtzeitbetrieb an den Modellverlauf sehr rechenaufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorausberechnung der Prozeßparameter zu verbessern.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art zur Berechnung des Prozeßparameters das Rechenergebnis des Modells mit der Netzwerkantwort eines neuronalen Netzwerkes verknüpft wird, dem eingangsseitig zumindest ein Teil der Eingangsgrößen zugeführt wird, und daß nach dem Prozeßablauf die Abweichung zwischen dem berechneten Prozeßparameter und dem gemessenen Prozeßparameter zur Adaption von veränderbaren Netzwerkparametern des neuronalen Netzwerkes im Sinne einer Verringerung der Abweichung herangezogen wird. Entsprechend weist die zugehörige Vorrichtung ein neuronales Netzwerk mit veränderbaren Netzwerkparametern zur adaptiven Verbesserung des von dem Modell gelieferten Rechenergebnisses auf, wobei das neuronale Netz eingangsseitig mit zumindest einem Teil der gemessenen Eingangsgrößen beaufschlagt ist und eine Verknüpfungseinrichtung zur Verknüpfung des von dem Modell gelieferten Rechenergebnisses mit der Netzwerkantwort des neuronalen Netzwerkes vorhanden ist. Dabei werden unter den für die Modellrechnung herangezogenen Eingangsgrößen diejenigen dem neuronalen Netzwerk zugeführt, deren Einfluß auf den vorauszuberechnenden Prozeßparameter von dem Modell nicht hinreichend genau beschrieben wird.
  • Der zu führende Prozeß wird also nach wie vor näherungsweise durch das mathematische Modell beschrieben, wobei jedoch der verbleibende Modellfehler nicht durch adaptive Anpassung des Modells an das tatsächliche Prozeßgeschehen, sondern durch das parallel zu dem Modell geschaltete neuronale Netzwerk korrigiert wird. Das mathematische Modell liefert also einen Näherungswert für den vorauszuberechnenden Prozeßparameter und das neuronale Netzwerk einen Korrekturwert, wobei die Verknüpfung des Näherungswertes und des Korrekturwertes zu einer verbesserten Voraussage des Prozeßparameters führt. Gegenüber der bekannten ausschließlichen Verwendung eines mathematischen Modells ergibt sich der Vorteil, daß das Design und das Training des neuronalen Netzwerkes weniger aufwendig ist, als die Qualifizierung des mathematischen Modells. Gegenüber einer weiteren, z.B. aus der DE 41 30 164 A1 bekannten Möglichkeit, das mathematische Modell vollständig durch ein neuronales Netzwerk zu ersetzen, ergibt sich der Vorteil, daß die bisherigen Ergebnisse und Erfahrungen zur mathematischen Modellierung von Prozessen weiterhin voll zur Geltung kommen. Dementsprechend ist auch das in Kombination mit dem mathematischen Modell verwendete neuronale Netzwerk einfacher, als ein entsprechendes globales neuronales Netzwerk, woraus robustere Lösungen für die Prozeßführung resultieren.
  • In diesem Zusammenhang ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß die Adaption der Netzwerkparameter on-line erfolgt, indem nach jedem Prozeßablauf die gemessenen Eingangsgrößen und der gemessene Prozeßparameter zur Adaption der Netzwerkparameter herangezogen werden. Hierdurch wird eine ständige Anpassung der Korrektur des von dem Modell gelieferten Rechenergebnisses an den realen, d. h. zeitvarianten, Prozeß erreicht. Dabei ist die on-line Adaption der Netzwerkparameter des neuronalen Netzwerkes rechentechnisch weitaus weniger aufwendig, als dies bei einer on-line Adaption der Modellparameter des mathematischen Modells der Fall wäre.
  • Zusätzlich zu der on-line Adaption des neuronalen Netzwerkes ist auch eine Adaption des mathematischen Modells an den Prozeß möglich, indem zumindest nach mehreren Prozeßabläufen zusätzlich eine adaptive Veränderung von veränderbaren Modellparametern des mathematischen Modells in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den von dem Modell gelieferten Rechenergebnissen und den gemessenen Prozeßparametern erfolgt. Hierbei erfolgt die Adaption des Modells vorzugsweise offline aufgrund von über eine Vielzahl von Prozeßabläufen gesammelten Meßwerten der Eingangsgrößen und Prozeßparameter. Für die Verknüpfung des Rechenergebnisses des Modells mit der Netzwerkantwort des neuronalen Netzwerkes sind viele Varianten denkbar, wobei sich insbesondere eine additive Verknüpfung, multiplikative Verknüpfung und duale Verknüpfung als vorteilhaft herausgestellt haben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei industriellen verfahrenstechnischen Prozessen Anwendung, bei denen der Prozeß näherungsweise durch ein Modell beschrieben werden kann. In diesem Zusammenhang werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise walztechnische Prozesse geführt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zur Vorausberechnung und Voreinstellung der Walzkraft in den Walzgerüsten einer Walzstraße und/oder zur Vorausberechnung und Voreinstellung des Temperaturverlaufes im Walzgut dient.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet bei der Führung von quasikontinuierlichen Prozessen wie ein Regelkreis, der im natürlichen Zyklus der Prozeßabläufe getaktet wird. In analoger Weise ist natürlich auch eine Prozeßführung kontinuierlicher Prozesse durch Einführung von fiktiven Prozeßzyklen möglich. Ebenso kann auch der natürliche Prozeßzyklus quasikontinuierlicher Prozesse durch eine zweckmäßige zeitliche Segmentierung in noch kürzere fiktive Prozeßzyklen unterteilt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
  • 1 eine bekannte Anordnung zur Führung eines technischen Prozesses, in der ein mathematisches Modell des Prozesses zur Voreinstellung eines den Prozeß regelnden Systems implementiert ist,
  • 2 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Kombination des mathematischen Modells mit einem neuronalen Netzwerk,
  • 3 ein Beispiel für eine additive Verknüpfung der Netzwerkantwort mit dem Rechenergebnis des Modells,
  • 4 ein Beispiel für eine multiplikative Verknüpfung der Netzwerkantwort mit dem Rechenergebnis des Modells,
  • 5 ein Beispiel für eine duale Verknüpfung der Netzwerkantwort mit dem Rechenergebnis des Modells,
  • 6 bis 9 unterschiedliche Beispiele für neuronale Netzwerke, und
  • 10 ein der Erläuterung dienendes Beispiel einer Walzstraße.
  • 1 zeigt eine herkömmliche Anordnung zur Führung eines technischen Prozesses, beispielsweise eines Walzprozesses, der hier durch einen Funktionsblock 1 symbolisiert ist. In einer Recheneinrichtung 2 ist ein mathematisches Modell M des Prozesses einschließlich zugehöriger Modellparameter MP implementiert. Vor Beginn eines jeden Prozeßablaufs holt sich ein Vorausberechnungseinrichtung 3 aus der Recheneinrichtung 2 die jeweils benötigten Modellgleichungen des mathematischen Modells M mit den aktuellen Modellparametern MP. In der Vorausberechnungseinrichtung 3 werden dann aufgrund der Modellgleichungen und vorgegebenen bzw. geschätzten Eingangsgrößen xv = (x1v, ..., xnv) wie z.B. Sollwerten, ausgewählte Prozeßparameter yv = (y1v, ...,Ynv) vorausberechnet. Mit diesen vorausberechneten Prozeßparametern yv wird ein System 4 zur Regelung des Prozesses 1 voreingestellt. Während des anschließenden Prozeßablaufs wird, wie durch den Pfeil 5 verdeutlicht ist, der Prozeß 1 von dem voreingestellten System 4 gesteuert, während gleichzeitig, wie Pfeil 6 zeigt, alle wesentlichen Prozeßgrößen gemessen werden. Auf der Grundlage der gemessenen Prozeßgrößen erfolgt durch statistische Aufbereitung der gemessenen Größen oder durch Berechnung weiterer, nicht unmittelbar meßbarer Größen eine wesentlich genauere Bestimmung der Eingangsgrößen x und Prozeßparameter y, als dies noch vor dem Prozeßablauf der Fall war. Nach dem Prozeßablauf werden die derart gemessenen Eingangsgrößen x und Prozeßparameter y einer Nachberechnungseinrichtung 7 zugeführt, die ihrerseits auf das Modell M mit den aktuellen Modellparametern MP in der Recheneinrichtung 2 zugreift und die Vorausberechnung der Prozeßparameter nunmehr auf der Basis der gemessenen Eingangsgrößen x wiederholt. Die so erhaltenen Rechenergebnisse für die Prozeßparameter werden mit den gemessenen Prozeßparametern y verglichen, wobei aufgrund von ermittelten Abweichungen eine adaptive Veränderung der Modellparameter MP im Sinne einer Verringerung dieser Abweichungen erfolgt. Die adaptierten Modellparameter MP werden die alten Werte überschreibend in der Recheneinrichtung 2 abgelegt und für die nächste Vorausberechnung bereit gehalten.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kombination des mathematischen Modells in der Recheneinrichtung 2 mit einem neuronalen Netzwerk 8 mit veränderbaren Netzwerkparametern NP. Bei der Vorausberechnung der Prozeßparameter yv greift die Vorausberechnungseinrichtung 3 nicht nur auf das Modell in der Einheit 2 zu, sondern führt außerdem die abgeschätzten Eingangsgrößen xv dem neuronalen Netzwerk 8 zu. Dieses erzeugt eine Netzwerkantwort yvN, die in der Vorausberechnungseinrichtung 3 mit dem von dem Modell M gelieferten Rechenergebnis zur Bildung des jeweils vorauszuberechnenden Prozeßparameters yv verknüpft wird. Mit den vorausberechneten Prozeßparametern erfolgt in der Weise, wie dies in Verbindung mit 1 bereits beschrieben worden ist, eine Voreinstellung des Systems 4 zur Regelung des Prozesses 1. Nach Prozeßablauf werden die gemessenen Eingangsgrößen x sowohl in der Nachberechnungseinrichtung 7 dem mathematischen Modell M zugeführt als auch dem neuronalem Netzwerk 8 aufgegeben. Anschließend werden in der Einrichtung 7 das so erhaltene Rechenergebnis des Modells M und die Netzwerkantwort yN miteinander verknüpft und das Ergebnis der Verknüpfung mit den gemessenen Prozeßparameten y verglichen. In Abhängigkeit von der dabei ermittelten Abweichung werden die Netzwerkparameter NP des neuronalen Netzwerkes 8 im Sinne einer Verringerung dieser Abweichung adaptiv verändert. Im Unterschied zu der nach jedem Prozeßablauf "on-line" erfolgenden Adaption des neuronalen Netzwerks 8 ist eine "on-line" Adaption des Modells M nicht vorgesehen. Es ist jedoch möglich, die Meßergebnisse aus mehreren Prozeßabläufen zu sammeln und zu gegebenen Zeitpunkten eine "off-line" Adaption des Modells M durchzuführen, wie dies durch die gestrichelt dargestellte Verbindung zwischen den Einrichtungen 2 und 7 zur Übergabe der aktualisierten Modellparameter MP angedeutet ist.
  • Die 3,4,5 zeigen unterschiedliche Bespiele für die Verknüpfung des von dem Modell M aufgrund der ihm zugeführten Eingangsgrößen xM erzeugten Rechenergebnisses yM mit der Netzwerkantwort yN des mit den Eingangsgrößen xN beaufschlagten neuronalen Netzwerkes 8. Zu den Eingangsgrößen xN gehören solche, deren Einfluß auf die vorauszuberechnenden Prozeßparameter yv von dem mathematischen Modell nicht exakt beschrieben werden können; in vielen Fällen ist xM = xN. Im einzelnen zeigen 3 eine additive Verknüpfung yv = yM + yN, 4 eine multiplikative Verknüpfung yv = vM·yN und 4 eine duale Verknüpfung yv = yM·(1+yN). Die Vorausberechnung der Prozeßparameter yv erfolgt also näherungsweise durch das Modell M, wobei der verbleibende Modellfehler durch das neuronale Netzwerk 8 korrigiert wird. Die Adaption der Vorausberechnung der Prozeßparameter yv an das reale Prozeßgeschehen erfolgt durch adaptive Veränderung der Netzwerkparameter des neuronalen Netzwerkes 8.
  • In den 69 sind unterschiedliche Beispiele für neuronale Netzwerke dargestellt, deren Verwendung in Kombination mit mathematischen Modellen zur Prozeßbeschreibung im folgenden näher erläutert wird.
  • Ein Beispiel für die Regelung technischer Prozesse ist die Prozeßautomatisierung in einem Walzwerk. Dabei ist die eigentliche Regelgröße, nämlich die Dicke des aus der Walzstraße austretenden Walzgutes im Walzspalt nicht meßbar, sondern nur mittelbar als Funktion der Stellgröße, hier der Anstellung in dem jeweiligen Walzgerüst, und einem oder mehreren Prozeßparametern, z.B. der Walzkraft, erfaßbar. Während des Prozeßablaufs ist die Walzkraft meßbar, so daß der aktuelle Wert der Regelgröße jederzeit berechenbar und somit der Regelung zur Erzeugung der Stellgröße zuführbar ist. In der Anfangsphase eines jeden Prozeßablaufs, also zu Beginn jedes einzelnen Walzvorganges, muß jedoch die Regelung zunächst einschwingen, was zu fehlerhaften Dicken im Anfangsbereich des Walzgutes führt. Um die Einschwingsphase der Regelung und damit den Anfangsbereich des Walzgutes mit feh lerhafter Dicke zu minimieren, erfolgt vor dem Einlauf des Walzgutes in die Walzstraße eine Voreinstellung der Stellgrößen in Abhängigkeit von einem Sollwert für die Regelgröße (Walzgutdicke) und einem vorausberechneten Wert für den Prozeßparameter (Walzkraft). Dabei erfolgt die Vorausberechnung der Walzkraft unter zu Hilfenahme eines mathematischen Modells, mit dem die Abhängigkeit zwischen der Walzkraft (Prozeßparameter y) und diese beeinflussenden Eingangsgrößen x wie der relativen Dickenabnahme En des Walzgutes im Walzgerüst n, die Eintrittstemperatur Tn des Walzgutes der Zug Zn im Walzgut vor dem Gerüst n, der Zug Zn+1 im Walzgut hinter dem Gerüst n, der Walzenradius Rn, die Breite Bn und die Dicke Dn des Walzgutes vor dem Gerüst n nachgebildet wird.
  • 6 zeigt den Aufbau eines neuronalen Netzwerkes, dem eingangsseitig die genannten Eingangsgrößen xN = (En, ..., Dn) zugeführt werden und dessen ausgangsseitige Netzwerkantwort yN entsprechend den Darstellungen in den 3 und 5 additiv oder dual mit dem von dem mathematischen Modell M gelieferten Rechenergebnis yM verknüpft wird. Das in 6 gezeigte neuronale Netzwerk weist eine Eingabeschicht mit jeweils einem Eingabeelement 9 für jede der Eingangsgrößen En bis Dn auf. Der Eingabeschicht ist eine versteckte Schicht bestehend aus i Elementen 10 mit jeweils gaußfunktionsförmigem Antwortverhalten nachgeordnet. Die Antworten der einzelnen Elemente 10 werden in einem Ausgangselement 11 mit jeweils einem Gewichtsfaktor ci multipliziert und zu der Netzwerkantwort yN aufsummiert. Das Antwortverhalten jedes einzelnen Elements 10 der versteckten Schicht beschreibt eine entsprechend der Anzahl der Eingangsgrößen mehrdimensionale Gausglocke mit einem veränderlichen Zentrum tij einer veränderlichen Breite sj und einer durch den jeweiligen Gewichtsfaktor ci veränderbaren Amplitude. Mit diesen Netzwerkparametern erfolgt die adaptive Anpassung des neuronalen Netzwerkes an das tatsächliche Prozeßgeschehen.
  • Das in 7 gezeigte neuronale Netzwerk ist für eine multiplikative Verknüpfung der Netzwerkantwort yN mit dem Er gebnis der Modellrechnung yM geeignet und unterscheidet sich von dem in 6 gezeigtem Netzwerk durch eine zweite versteckte Schicht bestehend aus zwei Summierelementen 12 und 13, von denen das mit 12 bezeichnete Summierelement die Antworten der einzelnen Elemente 10 der ersten versteckten Schicht ungewichtet aufsummiert, während das mit 13 bezeichnete Summierelement jede dieser Antworten mit dem jeweiligen Gewichtsfaktor ci aufsummiert. Der zweiten versteckten Schicht ist ein Ausgangselement 14 nachgeordnet, daß aus den Verhältnis der von den Summierelementen 12 und 13 gelieferten Antworten die Netzwerkantwort yN bildet.
  • Die 8 und 9 zeigen zwei Beispiele für neuronale Netzwerke, die in Kombination mit mathematischen Modellen zur Modellierung des Temperaturverlaufs im Walzgut beim Durchlauf durch die Walzstraße verwendet werden können und deren Netzwerkeantwort yN additiv mit dem Rechenergebnis yM des Modells verknüpft wird. Das zugehörige Temperaturmodell besteht aus mehreren Teilmodellen, wie z.B. für die Temperaturentwicklung innerhalb eines Walzgerüsts und die Abkühlung des Walzgutes außerhalb der Walzgerüste. Zur näheren Erläuterung zeigt 10 einen Ausschnitt aus einer Walzstraße mit einer Vorstraße 15, einer Schere 16, einem Zunderwäscher 17 und einer Fertigstraße 18, deren einzelne Walzgerüste mit G1, G2, ..., Gn bezeichnet sind.
  • Für Straßenbereiche zwischen zwei zuverlässigen Temperaturmeßstellen, hier beispielsweise zwischen dem Meßort für die Vorbandtemperatur Tv und dem Meßort für die Bandtemperatur T2 nach dem zweiten Walzgerüst G2, soll der Temperaturkoeffizient durch das mathematische Temperaturmodell ermittelt werden, wobei das verwendete neuronale Netzwerk der Fehlerkompensation dient. Hierzu werden dem neuronalen Netzwerk vorzugsweise folgende Eingangsgrößen xN zugeführt: Summe der Legierungsanteile L im Walzgut, Bandbreite B, Vorbanddicke Dv, Banddicke D2 nach dem zweiten Gerüst G2, Vorbandtemperatur Tv, Bandtemperatur T2 nach dem zweiten Gerüst G2, Laufzeit tA vom Meßort der Vorbandtemperatur Tv bis zur Schere 16, Laufzeit tB vom Zunderwäscher 17 bis zum ersten Gerüst G1, Kühlintensität IA des Zunderwäschers 17, Intensität der Preßwasser-Bandkühlung IB zwischen den beiden Gerüsten G1 und G2, Intensität IC der Walzenkühlung und die Walzgeschwindigkeiten v1 und v2 sowie die Walzkräfte F1 und F2 in den Walzgerüsten G1 und G2.
  • Das in 8 gezeigte neuronale Netzwerk weist eine Eingangsschicht auf, die für jede der genannten Eingangsgrößen xN = (L, B, Dv, ..., F1, F2) jeweils ein Eingangselement 19 aufweist. Einem zusätzlichen Eingangselement 20 wird ein konstanter Wert, z.B. "1" zugeführt. Die Eingangsgrößen xN und der konstante Wert werden jeweils mit individuellen Gewichtsfaktoren cj multipliziert und in einem Ausgangselement 21 zu der Netzwerkantwort yN aufsummiert.
  • Das in 9 gezeigte neuronale Netzwerk unterscheidet sich von dem in 8 durch eine Zwischenschicht, bestehend aus i (z.B. i = 20) Elementen 22, die jeweils ein Antwortverhalten mit einem sigmoiden Verlauf zwischen –1,0 und +1,0 aufweisen. Die Eingangsgrößen xN werden jeweils mit individuellen Gewichtsfaktoren wij multipliziert und anschließend aufsummiert, bevor sie den einzelnen Elementen 22 zugeführt werden. Die versteckte Schicht weist ein zusätzliches Element 23 auf, das als Eingabeelement für einen konstanten Wert, z.B. "1" dient.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System (4), wobei zu Beginn eines jeden Prozeßablaufs mittels eines in einer Recheneinrichtung (2) implementierten mathematischen Modells (M) des Prozesses in Abhängigkeit von dem Modell (M) zugeführten Eingangsgrößen (xM) zumindest ein ausgewählter Prozeßparameter (yv) vorausberechnet wird, mit dem eine Voreinstellung des Systems (4) erfolgt, wobei während des Prozeßablaufs die Eingangsgrößen (x) und der Prozeßparameter (y) gemessen werden und wobei nach dem Prozeßablauf aufgrund des gemessenen Prozeßparameters (y) und der dem Modell (M) zugeführten gemessenen Eingangsgrößen (x) eine adaptive Verbesserung der Vorausberechnung des Prozeßparameters (yv) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung des Prozeßparameters (yv) das Rechenergebnis (yM) des Modells (M) mit der Netzwerkantwort (yN) eines neuronalen Netzwerkes (8) verknüpft wird, dem eingangsseitig zumindest ein Teil der Eingangsgrößen (xN) zugeführt wird, und daß nach dem Prozeßablauf die Abweichung zwischen dem berechneten Prozeßparameter (yv) und dem gemessenen Prozeßparameter (y) zur Adaption von veränderbaren Netzwerkparametern (c, w) des neuronalen Netzwerkes (8) im Sinne einer Verringerung der Abweichung herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaption der Netzwerkparameter (c, w) on-line erfolgt, indem nach jedem Prozeßablauf die gemessenen Eingangsgrößen (x) und der gemessene Prozeßparameter (y) zur Adaption der Netzwerkparameter (c, w) herangezogen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest nach mehreren Prozeßabläufen zusätzlich eine adaptive Veränderung von veränderbaren Modellparametern (MP) des mathematischen Modells (M) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den von dem Modell (M) gelieferten Rechenergebnissen und den gemessenen Prozeßparametern (y) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine additive Verknüpfung des Rechenergebnisses (yM) des Modells (M) und der Netzwerkantwort (yN) des neuronalen Netzes (8).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine multiplikative Verknüpfung des Rechenergebnisses (yM) des Modells (M) und der Netzwerkantwort (yN) des neuronalen Netzes (8).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine duale Verknüpfung des Rechenergebnisses (yM) des Modells (M) und der Netzwerkantwort (yN) des neuronalen Netzes (8).
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Führung von walztechnischen Prozessen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Vorausberechnung und Voreinstellung der Walzkraft in den Walzgerüsten einer Walzstraße.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Vorausberechnung und Voreinstellung des Temperturverlaufes im Walzgut.
  10. Vorrichtung zur Führung eines Prozesses in einem geregelten System (4) mit einer Einrichtung (3) zur Voreinstellung des Systems (4) in Abhängigkeit von zumindest einem vorausberechneten Prozeßparameter (yv) mit einer Recheneinrichtung (2), die ein mathematisches Modell (M) des Prozesses zur Vorausberechnung des Prozeßparameters (yv) in Abhängigkeit von Eingangsgrößen (x) enthält und mit Meßeinrichtungen (6) zur Messung der Eingangsgrößen (x) und des Prozeßparameters (y) während des Prozeßablaufs, gekennzeichnet durch ein neuronales Netzwerk (8) mit veränderbaren Netzwerkparametern (c, w) zur adaptiven Verbesserung des von dem Modell (M) gelieferten Rechenergebnisses (yM), wobei das neuronale Netzwerk (8) eingangsseitig mit zumindest einem Teil der gemessenen Eingangsgrößen (xN) beaufschlagt ist und eine Verknüpfungseinrichtung zur Verknüpfung des von dem Modell (M) gelieferten Rechenergebnisses (yM) mit der Netzwerkantwort (yN) des neuronalen Netzwerkes (8) vorhanden ist.
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