用于監(jiān)測組分混合物的引發(fā)特性、特別是排放特性的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測具有n種組分的混合物M的特性的方法，所述混合物具有特性x(B，u)，其中u是配方向量，B是這n種組分的特性的矩陣，并且x(u)是該混合物M的k種特性的向量。該混合物還具有代表在其使用過程中由所述混合物排放出的產(chǎn)物的至少一種排放特性R(u)＝R(y(x(u))，z(x(u)))，其中z(x(u))＝y(tǒng)(x(u))?x(u)，y(x(u))是該混合物的特性的向量。該方法監(jiān)測所述配方u，使得所述得到的混合物M針對每種排放特性Rj，j＝1，...，q，都符合規(guī)范Rj＜Rj(u)和/或Rj(u)≤Rj，Rj、Rj分別是所述引發(fā)特性Rj的可接受的最小和最大值。所述監(jiān)測包括估計具有預(yù)先確定的特性x(u)的混合物M的排放特性R(u)，R(u)是以下各項的函數(shù)：該混合物的預(yù)先確定的特性x(u)、與所述預(yù)先確定的特性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))；并且受制于析取條件，這些析取條件針對每種特性xk根據(jù)值xk與mk和Mk之間的一個或多個不等式將選自所述xk、mk、和Mk的至少一個值賦予yk，其中，mk和Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并且xk是針對配方u的特性k的值。
【專利說明】
用于監(jiān)測組分混合物的引發(fā)特性、特別是排放特性的方法和 裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于監(jiān)測成分混合物的引發(fā)特性的方法和裝置。
[0002] 這種所謂"引發(fā)"特性是從該混合物的特性得到的并且可能不是可直接測量的。這 些引發(fā)特性涉及例如在所述混合物的使用過程中產(chǎn)生的排放。
[0003] 它更具體地應(yīng)用于在線自動調(diào)節(jié)成分混合物，如例如像石油產(chǎn)品的混合物，其中 所生產(chǎn)的混合物必須符合一組重要的規(guī)范或特性。在這些應(yīng)用中，包括在該混合物中的每 種產(chǎn)品都對所獲得的最終混合物的特性的子集或這組特性起作用。 現(xiàn)有技術(shù)
[0004] 出于環(huán)境原因，某些強制規(guī)范涉及混合物在其使用過程中所排放的產(chǎn)物并且旨在 減少這些排放。在石油產(chǎn)品混合物的情況下，這些排放是混合物在發(fā)動機中燃燒過程中排 放的。這種類型的規(guī)范因此使得有可能減少排放，特別是機動車輛的那些排放。例如，美國 環(huán)境保護署(American Environmental Protection Agency)(EPA)制定了具體規(guī)范來減少 車輛排放(氮氧化物N0X、揮發(fā)性有機化合物VOC以及毒性有機化合物Τ0Χ)。在這項努力中， EPA已經(jīng)開發(fā)了用于相對于參考汽油來根據(jù)它的特性預(yù)測來自汽油的排放的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。?有美國煉油廠和出口至美國的煉油廠都用這種以名稱"復(fù)合排放模型(Comp I ex Emi s s i ons Model)"而為人所知的模型來計算并且證明它們產(chǎn)生的新配方汽油的排放。美國政府的聯(lián) 邦法規(guī)電子法典(e-CFR)的文件e-CFR§80.45中詳述了這種復(fù)合模型;在本專利申請下文中 它將是以名稱80.45EPACM來提及的。80.45EPACM使用混合物的某些特性(氧含量、硫含量、 蒸汽壓力等)作為輸入變量。
[0005] 80.45EPACM還提供了用于計算輸出數(shù)據(jù)的程序，這些數(shù)據(jù)是有害的或不希望的化 合物的排放，即：揮發(fā)性有機化合物(VOC)的排放，氮氧化物(NO x)的排放以及有毒化合物 (Τ0Χ)如苯、乙醛、甲醛、1，3-丁二烯等的排放。
[0006] 盡管認識到將該復(fù)合模型集成到制造混合物的操作模型中將使得有可能減少制 造這些混合物的生產(chǎn)成本，但80.45EPACM特別難以在煉油廠的操作模型內(nèi)實施或與現(xiàn)有用 于預(yù)測所生產(chǎn)混合物品質(zhì)的模型相組合。此困難來自于該模型的復(fù)雜性，該模型根據(jù)季節(jié)、 地域和汽油種類提供了不同的規(guī)范、對眾多變量強加規(guī)范并且使用相對復(fù)雜的N0 x、V0C和 TOX排放計算函數(shù)來估計汽油的排放，這些函數(shù)是非線性的、非凸的且不可微分的。具體地， 80.45EPACM提供了整個條件清單（隨后稱為如果清單（IF-list))，該清單對N0 x、V0C和TOX 排放計算函數(shù)的輸入變量強加析取約束。將此如果清單集成到操作模型中是特別復(fù)雜的， 并且涉及使用大量的二元和連續(xù)變量。這導(dǎo)致非常復(fù)雜的模型，對于允許將它們用于混合 物特性的在線和實時監(jiān)測而言這些模型的計算時間太長，為幾分鐘的量級。實際上，這種在 線監(jiān)測需要量級為一分鐘的、或者實際上量級為幾秒的周期性配方更新，該更新需要幾十 次的調(diào)用并且因此是與幾分鐘的計算時間不相容的。還有可能進行在操作模型中將這些約 束人工集成在輸入變量上，但考慮到這些輸入操作的冗長時間這也是不可應(yīng)用于實時在線 監(jiān)測的。已經(jīng)做出嘗試來簡化80.45EPACM，但是它們導(dǎo)致不準確的近似值，太遠離該復(fù)合模 型的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，需要一種程序使得有可能將包括對排放的約束的模型、特別是由EPA建立的 80.45EPACM復(fù)合模型集成到在線且實時的混合物優(yōu)化方法中。
[0008] 為此目的，提出了一種用于監(jiān)測具有η種成分的混合物M的特性的方法，所述混合 物呈現(xiàn)：
[0009]-表示為X(U)亦或x(B，u)的特性，其中
[0010] x(u) = [xi，· · .Xk]是該混合物M的k種特性的向量，k是正的非零整數(shù)，
[0011] u=[ui，. . .un]是配方向量，并且m，i = l，. . .，n，表示該混合物M中的第i種成分的 比例，
[0012] B=[Bi，. . .，Bn]是這η種成分的特性Bi的矩陣，
[0013] -由特性x(B，u)引發(fā)的至少一種特性R(u)=R(y(x(u))，z(x(u)))，其中
[0014] z(x(u))=y(x(u)-x(u)
[0015] y(x(u))是該混合物的特性向量
[0016] 并且其中，y(x(u))和z(x(u))是這樣的：它們符合析取條件，這些析取條件針對每 種特性Xk將選自xk、mk、Mk中的至少一個值根據(jù)所述值Xk與至少一個值mk、Mk之間的一個或多 個不等式來指定給yk=y (Xk)，其中mk、Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并且Xk是針對配方u的特性k的值。
[0017] 與不可通過測量該混合物而測量到的引發(fā)特性相反，這些特性X(u)因此是該混合 物直接可測量的特性(但其仍然可以是通過估算來確定的）。
[0018] 向量y (X (u))因此是特性X (u)的函數(shù)。它因此對應(yīng)于混合物M的改變的特性。它例 如是該混合物的目標特性的向量，這些目標特性是預(yù)定的并且符合析取條件。具體地，這些 目標特性可以對應(yīng)于與混合物M相同性質(zhì)的目標混合物的特性。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的方法監(jiān)測所述配方u使得所獲得的所述混合物M符合針對每個引發(fā) 特性&，j = l，...，q(其中q為正的非零整數(shù)）的規(guī)范見S 6和/或Rj(U)Jj、寫分別 是所述引發(fā)特性&的最小和最大容許值，這種監(jiān)測包括對具有預(yù)先確定的特性X(U)的混合 物M的引發(fā)特性R(U)的估計，R(U)是以下各項的函數(shù)：
[0020]-該混合物的預(yù)先確定的特性X(U)
[0021] -與所述預(yù)先確定的特性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，所述函數(shù)被公式表示 為對于所考慮的每種特性11〇7(11〇和2(11〇是3(11〇1')的函數(shù)，其中：
[0022]
[0023]
[0024] r 等于 mk 或 Mk。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的方法使得有可能監(jiān)測混合物（如石油產(chǎn)品、酒、水泥、涂料等的混合 物)的特性。換句話說，本發(fā)明使得有可能監(jiān)測其成分是固體和/或液體和/或氣體的混合物 的特性。
[0026]該混合物的這些特性x(u)可以是物理、化學(xué)、定性和/或定量的特性，并且/或者是 定性地和/或定量地表征的化學(xué)化合物。它們尤其取決于成分的特性（由矩陣B定義)和所混 合成分的量（由配方u定義）。
[0027]混合物的這些引發(fā)特性R(U)可以是物理、化學(xué)、定性和/或定量的特性，并且/或者 是定性地和/或定量地表征的化學(xué)化合物。這些引發(fā)特性對應(yīng)于該混合物在其使用過程中 的特定行為。它可能因此在該混合物的使用過程中引起揮發(fā)性化合物的排放。換句話說，弓丨 發(fā)特性不能通過直接測量該混合物來確定。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的方法因此包括以下步驟：
[0029 ] (A)確定該混合物M的特性X (u)的步驟。這種確定可以通過直接測量該混合物或者 通過確定用于制造該混合物的這些成分的特性并且通過基于B和u的混合規(guī)律來進行。這些 成分的特性矩陣B可以具體地通過測量這些成分或通過估計來獲得。此矩陣B或特性X(U)可 以因此記錄在存儲器中。該混合物M的特性被命名為 X(u)亦或x(B，u)。
[0030] (B)估計該混合物M的至少一種引發(fā)特性R(U)的步驟，R(U)取決于以下各項：
[0031 ]-該混合物的一組預(yù)先確定的特性x(u)，
[0032] -與這些預(yù)先確定的特性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，所述函數(shù)被公式表示 為使得對于所考慮的每種特性Xk--即該組預(yù)先確定的特性X (u)中的每種特性Xk--y (Xk)和Z(Xk)是S(xk，r)的函數(shù)，其中：
[0033]
[0034] (2)
[0035] r 等于 mk 或 Mk。
[0036] 換句話說，在此步驟(B)的過程中，根據(jù)S(Xk，r)估計出混合物的一組預(yù)先確定的 特性x(u)的函數(shù)y (x(u))和z (x(u))并且由其推導(dǎo)出對R(U)的估計。
[0037] (C)確定配方u的步驟，使得所獲得的所述混合物M的至少一種(例如每一種)先前 估計出的引發(fā)特性Rj，j = I，. . .，q(其中q是非零正整數(shù)）符合規(guī)范< Rj (U)和/或 R.(u)<R. 分別是所述引發(fā)特性Rj的最小和最大容許值。 -> · -
[0038] (D)產(chǎn)生對用于分配該混合物M的成分的裝置進行控制的至少一個信號的步驟，此 信號是根據(jù)前面步驟中確定的配方u產(chǎn)生的。
[0039] (E)將所述至少一個控制信號傳輸至用于分配這些成分的裝置以獲得混合物M的 步驟。由此獲得了符合涉及引發(fā)特性R(U)的規(guī)范的混合物M。
[0040] 因此，有可能控制或引導(dǎo)混合物的制造，從而使得其引發(fā)特性中的一種或多種特 性符合預(yù)先確定的規(guī)范。具體地，可以提供的是以預(yù)先確定的時間間隔來重復(fù)步驟(A)至步 驟(E)。例如，在時刻ti = 0，可以針對借助于配方Uo獲得的初始混合物Mi具體實施步驟(A)和 步驟(B)，步驟(C)使得有可能確定出有待在時刻t i+1 = ti+At應(yīng)用的新配方ui+1。此后使用 借助于配方m+1獲得的混合物M 1+1的特性重復(fù)步驟(A)至步驟(E)，從而確定出新配方u1+2,并 且以此類推。還可以提供的是對有待應(yīng)用的配方u和所獲得的混合物的特性加以定期重新 初始化。
[0041] 在本發(fā)明中提及的引發(fā)特性R(U)以通常的方式取決于該混合物的確定特性以及 與這些確定特性相關(guān)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，y(x(u))和z(x(u))是這樣的：它們符合析 取條件，這些析取條件針對每種特性Xk將選自xk、mk、Mk中的至少一個值根據(jù)所述值Xk與至少 一個值mk、Mk之間的一個或多個不等式來指定給yk = y(xk)，其中，mk、Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并 且Xk是對于配方u的特性k的值。換句話說，此函數(shù)R(u)是非線性的、不可微分的，并且在現(xiàn) 有技術(shù)的已知著作中要求大量約束，由此使將它集成至監(jiān)測方法中復(fù)雜化。
[0042] 這些析取條件可以例如針對特性Xk是按以下方式書寫的：
[0043] 如果 xk<mk，那么 yk=mk，并且 Zk = Xk-Hik (3)
[0044] 如果xk 2 mk且Xk < Mk，那么yk = xk，并且z = 0 (4)
[0045] 如果 xk>Mk，那么 yk=Mk，并且 Zk = Xk-Mk (5)
[0046] 根據(jù)這些特性，可以應(yīng)用類型(3)至(5)中的一個、兩個或三個析取條件。
[0047] 對于必須符合三個析取條件(3)、（4)、（5)的特性，函數(shù)y(a)和Z(Xk)可以被寫為：
[0048]
[0049]
[0050] 本發(fā)明因此提出了針對每種特性Xk，將這些析取條件以函數(shù)y(x(u))和z(x(u))的 形式重整的優(yōu)勢。這種以函數(shù)形式的析取條件的重整使得有可能通過將析取條件轉(zhuǎn)化為布 爾變量從而降低就這些估計而言的變量數(shù)量來簡化引發(fā)特性R的估計。具體地，這些函數(shù)y (x(u))和z(x(u))可以直接導(dǎo)入計算排放特性R的值的函數(shù)中。這種重整因此使得有可能簡 化對排放特性R的估計而不使其改變，由此使得有可能增加數(shù)據(jù)處理的速度，從而使得能夠 在線集成。
[0051] 換句話說，根據(jù)本發(fā)明的方法使得有可能以簡單的方式用公式表示析取約束并且 將服從這些析取約束的變量導(dǎo)入函數(shù)中，從而由此允許將這些變量更簡單地考慮在內(nèi)。因 此，應(yīng)注意的是如在根據(jù)本發(fā)明的方法中定義的引發(fā)特性的估計適用于使用析取約束的任 何模型，不論是否涉及適當談及的混合物或除取決于成分的特性的混合物之外的量和呈現(xiàn) 的引發(fā)特性。有利地并且以非限制性的方式，這些引發(fā)特性R^T以是基于模型、特別是由美 國環(huán)境保護署(EPA)定義的復(fù)合模型來確定的，該混合物M是烴類的混合物，例如汽油。
[0052] 有利地并且以非限制性的方式，在所述引發(fā)特性R(U)的估計中，函數(shù)S(xk，r)可以 通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)來近似：
[0053] SC(xk，r，a) =0·5 · (l+tanh(a · (xk-r)) (8)
[0054] 其中，a是針對特性Xk預(yù)先確定的系數(shù)當xk = r時對應(yīng)于曲線SC(xk，r)的斜率。
[0055] 這樣的近似使得有可能使函數(shù)y(x(u))和z(x(u))可微分。每種引發(fā)特性R可以然 后變成連續(xù)并且可微分的函數(shù)，從而由此通過簡化對它到設(shè)定點值的發(fā)散性或收斂性的監(jiān) 測來使得有可能便于對這種特性的在線監(jiān)測。
[0056] 具體地，系數(shù)3可以選擇成使得除了區(qū)間1-5<11{<^+5上之外5以11{，1') = 5^，1·)， 其中，S被選擇成使得2δ小于確定特性&中的誤差。因此，有可能考慮確定特性處的精度，精 度對應(yīng)于例如器具的測量誤差或估計值的精度。
[0057] 特別地，通過選擇小于或等于δ，有利地小于或等于δ/5，優(yōu)選地小于或等于δ/7，例 如等于V7的系數(shù)a可以獲得足夠的計算精確度。
[0058]有利并且以非限制性的方式，根據(jù)本發(fā)明的方法可以提供的是當且僅當以下條件 成立時，具有配方U的混合物M符合規(guī)范in: U SI β ：
[0059]
(9)
[0060] 其中，如果.,則[β, > ft,] 二I ,并且在其他情況下，[S .:> β Μ)。 ' . > 4 ν' V
[0061] 作為一種變體，根據(jù)本發(fā)明的方法可以提供的是當且僅當以下條件成立時具有配 方u的混合物M符合規(guī)范匕< Rj(U):
[0062]
("
[0063] 其中，如果Rj<&，則[Rj〈匕]=1，并且在其他情況下，[Rj<匕]=0。
[0064] 根據(jù)又另一個i體，根據(jù)i發(fā)明的方法可以提供的是當且僅當以下條件成立時具 有配方u的混合物M符合規(guī)范S 和Rj(u) 2?:
[0065；
[0066]其中：
[0067] 如果/?,>€ ,順/V>沿產(chǎn)】，并且在其他情況下，內(nèi) > 而
[0068]如果Rj<士，則[Rj<^] = 1，并且在其他情況下，[Rj<^] = 0。
[0069]具體地,Rj(U)是通所述使用函數(shù)S(xk，r)的估計來??定的。
[0070]此函數(shù)F(u)(9,9'，9"），其使用了由拉格朗日乘子啟發(fā)的技術(shù)，使得有可能以簡單 的方式驗證是否符合約束β S氛和/或仏< Rj(U)。的確，當且僅當F(U) >0時違反了至 少一種約束β (U) ? /?和/或匕<&(u))。函數(shù)F(U)的使用因此使得有可能進一步簡化監(jiān)測 并且因此簡化處理時間。
[0071]特別地，當不符合約束fiju) 和/或Rj(U) 2匕時，函數(shù)F(U)的公式能夠?qū)土P 1- ,> _ 考慮在內(nèi)。
[0072]因此，根據(jù)下式將項π引入函數(shù)F(u)(9)中：
[0073]
(__
[0074] 使得有可能當引發(fā)特性^不符合規(guī)范丨K時將與引發(fā)特性相關(guān)聯(lián)的懲罰考 .1 . ·、 慮在內(nèi)，此項^于是是代表懲罰的非零正參數(shù)。
[0075] 將此項^引入函數(shù)F(u)(9)中還使得有可能在F(UJ)的計算中不去考慮引發(fā)特性 Rj,例如當針對任何配方都系統(tǒng)性地滿足規(guī)范i?.(K) 時。為了不考慮這樣的引發(fā)特性 ) -1 Rj，選擇:r = 〇就確實足夠了。
[0076] 出于簡化該過程的目的，也可以通過Sigmoid函數(shù)」
）來近似函數(shù)F(U)的 項g :5義]:
[0077]
[0078] 其中，a是針對排放特性Rj預(yù)先確定的系，當/? 時對應(yīng)于曲線5'(7Κ7, j的
斜率。
[0079] 在這種情況下，還可以用除了區(qū)間 二【R. > S j的方式來確定a，其中，δ被選擇成使得2δ小于確定特性Rj的誤差，例如可接受的 誤差。
[0080] 類似地，作為一種變體，當特性&不符合規(guī)范^SRj(U)時代表懲罰的參i可以是 與該特性相關(guān)聯(lián)的。在這種情況下，當且僅當以下條件成立時具有配方u的混合物M符合規(guī) ^Rj < Rj(u)：
[0081]
Π〇')
[0082] 如果針對一種特性該約束總是實現(xiàn)，則這個相關(guān)聯(lián)的項可以選擇成等于零。
[0083] 類似地，當特性^不符合規(guī)范f:.丨>)S (和士 < Rj(U)時函數(shù)F(U) (9"）可以將代表 與該特性相關(guān)聯(lián)的懲罰的參數(shù)考慮在內(nèi)。該函數(shù)F(U)于是可以寫為：
[0084]
[0085] 注意分別與各約束氣(:1() ^SRj(U)相關(guān)聯(lián)的項％、$，可以是相同 的或不同的。
[0086] 如在先前的情況下，也可以通過Sigmoid函數(shù)SC(RjJj)來近似函數(shù)F(U)的項[Rj< Rj]:
[0087]
[0088] 其中，a'是針對排放特性Rj預(yù)先確定的系數(shù)當Rj=匕時對應(yīng)于曲線SC(RjJ j)的斜 率。
[0089]在這種情況下，還可以用除了區(qū)間匕-δ<Ι^<&-δ之外使得SCXRj，士）= [&<&] 的方式來確定a，其中，δ被選擇成使得2δ小于確定特性Rj的誤差，例如可接受的誤差。
[0090] 有利地并且以非限制性的方式，以上所定義的函數(shù)F(U)(9、9'、9"）SF(U，3i)(l〇、 10'、10"）可以用在優(yōu)化用于制造混合物的配方u的步驟過程中，從而使得優(yōu)化問題的解決 得以簡化并且因此減少用于解決此問題所需的時間。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明的方法因此可以包括優(yōu)化配方u的步驟，在該步驟過程中尋求將對配 方u的一組約束、對特性X的一組約束以及對引發(fā)特性R j的一組約束考慮在內(nèi)的優(yōu)化問題的 解，所述優(yōu)化問題被定義為：
[0092]
( H
[0093] 其中
[0094] F(U)是由關(guān)系式（9)、（9'）或（9"）如以上定義的并且可選地以由關(guān)系式（11)或 (11'）定義的Sigmoid函數(shù)SCd A 來加以修改，
[0095] F(U，3i)是由關(guān)系式（1〇)、（1〇'）或（10"）如以上定義的并且可選地以由關(guān)系式（11) 或（1Γ)定義的Sigmoid函數(shù)SCYi?,，I?. j來加以修改，
[0096] .? _S: ?(:;代表對這些配方的約束，其中，卿和Uiu分別是針對整組約束IU配方 "·W _ u的最小值和最大值，
[0097]
戈表對混合物的特性X的約束，其中，￡(LP)和 分別是針對整組約束￡ ii.…的特性X的最小值和最大值，其中p:所跟蹤的 V :尸 >. ..V - ' (監(jiān)測的或考慮的)特性的數(shù)量。
[0098] 此優(yōu)化步驟為搜索對優(yōu)化問題（12)的解Uo而使用函數(shù)F(Uo)的值及其導(dǎo)數(shù)的值、或 函數(shù)F(uQ，3i)的值及其導(dǎo)數(shù)的值;所述導(dǎo)數(shù)值是通過基于對如根據(jù)本發(fā)明所定義的R( u)的 估計來表達所述導(dǎo)數(shù)而確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)是通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r) (8)來近似 的;所述函數(shù)F(Uq)或F(Uq，π)的值是基于對所述引發(fā)特性R(u)的所述估計來確定的，其中， 函數(shù)S(xk，r)可選地通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似。
[0099]當存在最優(yōu)解UO時，此優(yōu)化問題（12)是可解決的，對于該最優(yōu)解，F(xiàn)(UO)= 0或F(U0， 3Τ) =0〇
[0100] R(U)的函數(shù)表達式使得有可能確定函數(shù)F(U)或函數(shù)F(u，3T)的梯度并且因此簡化 該問題(12)的解決。
[0101]應(yīng)注意的是R(u)函數(shù)表達式可能并不解決用于確定值F(Uo)或F(u〇,3i)的問題 (12)，其中，函數(shù)S(xk，r)通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r) (8)來近似。然后，確定F(Uq)或F(uq，jt) 是通過使用由關(guān)系式(1)和(2)定義的符號函數(shù)S(Xk，r)來進行的。
[0102] 因此，此問題（12)將約束賦予這些配方、該混合物的特性和該混合物的排放特性。
[0103] 對配方u的約束可以選自：
[0104] -調(diào)整和監(jiān)測(RS)約束，最小值uRS = 0,并且最大值\..二1 ,
[0105] -由混合裝置的容量強加的液壓約束(H)，最小值uh，并且最大值, 一 r>. J
[0106] -由用于制造混合物的這些成分的可用體積強加的可用性約束(D)，最小值，并 且最大值u。5
[0107] -就約束H和D而言的交叉約束（HD)，最小值HHD = max(HH，HD)，并且最大值
[0108] 因此，對配方u的一組約束的選擇可以由符號IUe {RS，H，D，HD}指示，
[0109]
(⑶
[0110]對混合物的特性的約束可以具有以下形式：
[0111]
(14)
[0112] 其中：
[0113] -C、；；，分別是該混合物的特性X(U)必須符合的最小和最大值;這繼承了例如由制 造商選擇的或由標準強加的規(guī)范，
[0114] 2、；，分別是該混合物的特性X(U)必須符合的并且對應(yīng)于例如函數(shù)R(U)的有效 域的最小和最大值。例如，這些值可以對應(yīng)于析取條件的值m、M。例如，它們可以對應(yīng)于 80.45EPACM復(fù)合模型的有效域的這些極限。
[0115] 因此，等式（14)使得有可能將在同一時刻通常存在的對特性的約束(例如管理約 束)連同附加的約束(例如由該混合物的特性引發(fā)的，諸如對混合物的排放的這些約束)考 慮在內(nèi)。在應(yīng)用80.45EPACM模型的示例中，定義了這些附加的約束（見附圖的描述中的表 1)〇
[0116] 通常是以這些約束的子集來起作用的。典型地，當并非所有約束是可滿足的時，尋 求的是僅滿足硬性約束。
[0117] 因此，對特性的一組約束可以由特性的兩組標弓
5指明，"L"針 對較低的約束并且"U"針對較高的約束。這些當前約束可以因此被寫為以下形式：
[0118]
(15)
[0119] 有利地并且以非限制性的方式，本發(fā)明的監(jiān)測方法的可以因此包括：
[0120] (a)定義混合物的示例的步驟，其中定義的是：
[0121 ]-這η種成分的特性矩陣B，
[0122] -對這些配方u的一組約束IU，使得Xt S； ? S，其中Η?υ、?,。分別是所述組 IU的最小、最大值，
[0123] -這些特性X的最小值Lp和最大值Up的組~％ ￡ U…巧，其中P:所跟蹤的特 性的數(shù)量，
[0124] -可選地，針對特性Rj的懲罰向量；和/或^. '
[0125] (b)可選地，搜索可行混合物以便簡化步驟(c)的步驟，在該步驟過程中我們針對 心￡他,，..為}求解
[0126]
(16)
[0127] 和/或
[0128]
(】6，）
[0129] 其中，函數(shù)R(u)的值及其導(dǎo)數(shù)的值用于搜索優(yōu)化問題（16、16'）的解u;所述導(dǎo)數(shù)值 是通過基于對如根據(jù)本發(fā)明所定義的所述引發(fā)特性R(U)的估計來表達所述導(dǎo)數(shù)而確定的， 其中，函數(shù)S(xk，r)通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似;所述函數(shù)R(U)的值是基于對所述 引發(fā)特性R(U)的所述估計來確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)可選地通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r) (8)來近似，
[0130] (c)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化步驟，在該優(yōu)化步驟過程中尋求對以上定義的優(yōu)化問題 (12)的最優(yōu)解U 0:
[0131]
[0132] 并且，如果F(u〇)>0或F(UQ，3T)>〇,則重復(fù)這些先前的步驟，同時對定義混合物示 例的該步驟的這些組約束和/或這些成分進行修改，
[0133] 否則，應(yīng)用所述最佳配方uo。
[0134] 步驟(a)使得有可能定義混合物示例。換句話說，這個步驟例如是根據(jù)可用的成 分、所使用的裝置、用于估計引發(fā)特性R所使用的模型等定義了哪些特性必須被監(jiān)測并且被 監(jiān)測到何種程度。
[0135] 任選的步驟(b)使得有可能確定滿足對配方u、特性X和特性R的約束的可行混合物 的空間。
[0136] 在此步驟(b)的過程中，可選地有可能驗證是否)玄I ，并且，如果情 ^ · 'i: 乂 ·:<:)·+. 況就是如此，就強加 G 其中，Umax-argmaxRj(u)，u滿足這組約束（16)。換句話說， umax是對Rj賦予最大值的配方向量u。這使得有可能不在步驟（c)中考慮總是滿足關(guān)系式 i.:u_ .f的特性Rj，因此使得求解步驟(C)的問題更簡單。
[0137] 類似地，作為一種變體或者組合，在步驟(b)中，有可能驗證是否士 SRj(Umin)，并 且，如果情況就是如此，就強加.
滿足這組約束（16 '）。換 句話說，umin是對Rj賦予最小值的配方向量u。
[0138] 步驟(c)此后使得有可能可選地在這一可行混合物的空間中確定出優(yōu)化問題（12) 的最優(yōu)配方uo,并且然后驗證此最優(yōu)配方Uo是否符合涉及排放特性R的規(guī)范，如果F(Uo)=O 或F( UQ，JT) = 〇就是這種情況。
[0139] 如果情況就是如此，就可以使用這種最佳配方Uo來生產(chǎn)混合物。
[0140] 如果情況不是如此，換句話說，如果F(u〇)>0或F(Uq，3t)>〇,則重復(fù)步驟( a)至步驟 (c)同時修改定義混合物示例的步驟(a)的這些組約束和/或成分。
[0141] 如果該最佳配方uo符合涉及引發(fā)特性R的這些特性的規(guī)范，換句話說，如果F(Uq) = 0或F(uQ，3i)=〇,該方法可以包括以下附加步驟(d)，其中：
[0142] -計算至少一個值?"!!。），其中，F(xiàn)1是將如混合物的成本或品質(zhì)等附加約束考慮在 內(nèi)的函數(shù)，
[0143] -找到第二優(yōu)化問題的最優(yōu)解(S'Τ?
[0144]
(17)
[0145] 其中，a和b是Fi(Uo)和F2 (UQ)的預(yù)先確定的權(quán)重，具體地由用戶選擇。以下詳述函 數(shù)Fi的示例。
[0146] 在此步驟中，函數(shù)F(W)的值及其導(dǎo)數(shù)的值或函數(shù)F(U^3I)的值及其導(dǎo)數(shù)的值用于 搜索對優(yōu)化問題（17)的解u%所述導(dǎo)數(shù)值是通過基于對所述引發(fā)特性RU)的估計來確定 的，其中，函數(shù)S(xk，r)通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似;所述函數(shù)F(U ili)或F(u%3t)的值 是基于對所述引發(fā)特性R(U)的所述估計而確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)可選地通過Sigmoid 函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似。
[0147] -如果F(I^3I)=O,則應(yīng)用配方U'否則在]找到點Ul，使得F(m，3i)=〇,并 且應(yīng)用U1。
[0148] 此步驟(d)因此使得有可能通過函數(shù)F1來考慮附加的約束。
[0149] 這些函數(shù)Fi是例如：
[0150] -成本函數(shù)Fi(u) = cTu，其中，cT是該混合物的成分的成本向量，
[0151] -指明混合物的超品質(zhì)（over-quality)的函數(shù)F2(u)= I |x(u)-xQ| I，其中，xQ是預(yù) 先確定的理想目標混合物的特性的向量。
[0152] 根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于監(jiān)測（具體地用于優(yōu)化)石油產(chǎn)品的混合物，但是它還 可以應(yīng)用于如酒、水泥、涂料等的產(chǎn)品混合物。
[0153] 根據(jù)本發(fā)明的方法可以因此是一種監(jiān)測方法，其中：
[0154] -該混合物M是烴類的混合物，例如汽油，
[0155] -所述混合物的這些特性X至少選自氧含量、硫含量、蒸氣壓力、在200°F下的餾分， 在300°F下的餾分、芳族化合物含量、苯含量、烯烴含量、甲基乙基苯含量、乙基叔丁基醚含 量、叔戊基乙基醚含量，
[0156] -該混合物的這些引發(fā)特性&選自揮發(fā)性有機化合物的排放(V)、氮氧化物的排放 (N)以及有毒化合物的排放(T)。
[0157] 這些引發(fā)特性Rj然后可以例如是基于由美國環(huán)境保護署（EPA)在文件e_CFR§ 80.45中針對新配方和常規(guī)汽油定義的80.45EPACM復(fù)合模型來確定的。將注意到的是在此 文件中，僅針對所謂的新配方和常規(guī)汽油給出了引發(fā)特性的規(guī)范。然而，本發(fā)明可以通過對 弓丨發(fā)特性的約束的適當選擇而應(yīng)用于80.45EPACM的所謂的新配方汽油以外的汽油。以相同 的方式，可以針對烴類的其他配制品（柴油、噴氣燃料等）定義與80.45EPACM中針對新配方 汽油提出的那些相類似的函數(shù)和約束并且通過根據(jù)本發(fā)明的方法來實施。因此，本發(fā)明不 限于應(yīng)用80.45EPACM模型?？梢允褂闷渌Ｐ秃?或可以使用對特性的其他約束。
[0158] 混合物的這些特性X可以具體地例如通過一組在線分析器具體地以周期性方式 (通過以采樣環(huán)路分流出產(chǎn)品）來進行測量。
[0159] 涉及的測量設(shè)備可以專門用于給定特性(定硫儀、密度計、蒸汽壓力等）。這種測量 設(shè)備還可以使得有可能基于同一產(chǎn)品樣品獲取若干種不同特性的測量值(近紅外光譜類型 的分析器）。
[0160] 在不存在測量設(shè)備時，可以使用計算的（模擬的或推理)估計來確定該混合物的某 些特性。此計算能夠通過實施特定于所考慮的每種特性的特定轉(zhuǎn)化定律(混合定律)來將針 對混合物的每種成分測量到的特性的值與在該混合物中并入的比率(按體積計或按質(zhì)量 計)相組合。
[0161] 在對應(yīng)于在給送混合物的中間容器中有可用的混合物成分的情況下，可以在實驗 室中分析(從容器中取樣后)混合物的每種成分測量到的特性的值。
[0162] 對于在不穿過中間容器的情況下到達混合器(混合物收集器）的混合物成分，還可 以利用通過在線分析器在所考慮的流束上例如以周期性方式提供的在線測量來作為測量 數(shù)據(jù)供模型某些輸入的推導(dǎo)計算。
[0163] 最后，當特性的可變性可忽略不計時，還可以根據(jù)情況分配標準值。
[0164] 此外提出了一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括指令，以用于當處理器 執(zhí)行這些指令時執(zhí)行上文描述的方法的步驟。該程序可以例如存儲在硬盤類型的記憶載體 上、可以被下載等。
[0165] 本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測具有η種成分的混合物M的特性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)連接 至用于將成分分配到用于使成分混合的單元的裝置，該系統(tǒng)包括：
[0166] -用于確定所述混合物的特性x(B，u)的裝置，表示為x(B，u)亦或x(u)，其中：
[0167] x(u) = [xi，. . .Xk]是該混合物M的k種特性的向量，k是非零正整數(shù)，
[0168] u=[ui，. . .un]是配方向量，并且m，i = l，. . .，n，表示該混合物M中的第i種成分的 比例，
[0169] Β=[Βι，· · ·，Bn]是η種成分的特征的矩陣，
[0170]-一種管理系統(tǒng)，包括：
[0171] -用于接收所述特性x(B，u)的裝置
[0172] -用于存儲由該接收裝置提供的特性的值的存儲裝置，以及至少一個用于確定由 特性x(B，u)所引發(fā)的混合物特性R(u)=R(y( X(U))，Z(X(u)))的模型，其中
[0173] z(x(u))=y(x(u))-x(u)
[0174] y(x(u))是該混合物的特性向量
[0175] 并且其中，y(x(u))和z(x(u))是這樣的，它們符合析取條件，這些析取條件針對每 種特性Xk將選自xk、mk、Mk中的至少一個值根據(jù)所述值Xk與至少一個值mk、Mk之間的一個或多 個不等式來指定給yk，其中，m k、Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并且Xk是針對配方u的特性k的值，
[0176]-處理裝置被設(shè)計為用于：
[0177] -確定混合物M的配方u，使得該混合物針對每種特性Rj，j = l，. . .，p(其中p為非零 正整數(shù))都符合規(guī)范& <吣⑷和/或心.$) 也、分別是所述引發(fā)特性的可容許的 最小和最大值，這是通過使用對混合物M的所述引發(fā)特性R(U)的估計來實現(xiàn)的，該混合物M 的特性X(U)是通過該確定裝置提供的，所述估計針對該混合物的一組確定特性使用函數(shù)y (X(U))和Z (X(U))的公式，使得針對所考慮的每種特性Xk，y (Xk)和Z (Xk)是S(xk，r)的函數(shù)，
其中：
[0178]
[0179] (2)
[0180] r 等于 mk 或 Mk，
[0181] -然后生成用于分配裝置的至少一個控制信號，
[0182] -用于將該至少一個控制信號傳輸至用于分配成分的裝置的裝置。
[0183] 這種監(jiān)測系統(tǒng)特別能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的、根據(jù)以上詳述的特征中的一個或多個 特征的方法。
[0184] 在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，該處理裝置可以特別地被設(shè)計為用于：
[0185] -具體是在讀取存儲裝置中所存儲的模型之后，估計混合物M的至少一種特性R (U)，該混合物M的特性X(u)是通過該確定裝置提供的并被存儲下來，R(U)取決于：
[0186] -該混合物的一組預(yù)先確定的特性x(u)，
[0187] -與這些預(yù)先確定的特性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，所述函數(shù)被重構(gòu)為使 得對于所考慮的每種特性Xk--即該組預(yù)先確定的特性X (u)中的每種特性Xk--y (Xk)和z (Xk)是S(xk，r)的函數(shù)，其中：
[0188]
[0189] (2)
[0190] r 等于 mk 或 Mk，
[0191] -確定混合物M的配方u，使得對于至少一種（特別地每一種）特性Rj，j = l，...，p (其中P為非零正整數(shù))而言該混合物符合和/或S.(K) 分別是所述 一 .··： λ 一 J 引發(fā)特性可容許的最小和最大值。
[0192] 特別地，為了估計至少一種特性R(U)，該處理裝置可以被設(shè)計為用于：
[0193] -根據(jù)上文通過等式（1)和（2)定義的S(xk，r)來確定混合物的一組預(yù)先確定的特 性x(u)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，
[0194] -在讀取存儲裝置中所存儲的模型后，由其推導(dǎo)出R(U)的估計，
[0195]-確定混合物的配方u，使得對于至少一種引發(fā)特性Rj，j = l，...，p(其中p為非零 正整數(shù))而言混合物符合規(guī)范Rj ^Rj(U)和/或分別是所述引發(fā)特性可 一 .Λ >. 一 / 容許的最小和最大值。
[0196]用于確定該混合物的特性的裝置可以是以上描述的那些裝置。
[0197] 該管理系統(tǒng)可以是例如微處理器的處理器、微控制器或其他類型。
[0198] 該接收裝置可以例如包括輸入腳線、輸入端口或類似物。
[0199] 該存儲裝置可以是一種隨機存取存儲器或RAM、EEPR0M(電可擦除可編程只讀存儲 器）、或類似物。這些存儲裝置可以例如存儲模型，例如由EPA建立的80.45EPACM復(fù)合模型， 和在此模型中使用的所有常數(shù)，換句話說此模型的這些不同函數(shù)以及通過根據(jù)本發(fā)明的估 計所獲得的它們的導(dǎo)數(shù)的表達式。
[0200] 該處理裝置可以是，例如，一種處理器核心或CPU(中央處理單元）。
[0201 ]該傳輸裝置可以例如包括輸出腳線、輸出端口等。
[0202] 特別地，該處理裝置可以被設(shè)計為通過實施如以上所定義的根據(jù)本發(fā)明的方法來 確定配方u，并且特別是實施根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化步驟和/或以上描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的 步驟(a)至步驟(c)或步驟(a)至步驟(d)。
[0203] 本發(fā)明最后涉及一種用于混合η種成分的單元，該單元包括用于將η種成分分配到 至少一個混合物收集器的裝置以及根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)。此混合單元更特別地旨在用于 制備烴類的混合物，如汽油。
[0204]附圖簡要說明
[0205] 現(xiàn)在借助于示例并且通過參照非限制性附圖式描述本發(fā)明，在附圖中：
[0206] -圖1表示根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合單元100的圖解，
[0207] -圖2表示根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的邏輯圖
[0208] -圖3示意性地表示計算函數(shù)N=NOx(X)、V = V0C(x)和T = TOX(X)的步驟，
[0209] -圖4表示針對特性O(shè)XY的函數(shù)SC(t，r，a) (A)及其一階導(dǎo)數(shù)(B)。
[0210] 附圖詳細說明
[0211] 在圖1中表示了從成分或基礎(chǔ)成分(base)生產(chǎn)混合物M的混合單元10)。這些成分 被容納在容器101、102、103中，為表示方便起見其數(shù)量已經(jīng)被限制為三個。這些有待混合的 成分行進穿過輸送路徑104、105、106到達配備有混合物收集器或者混合器108的主路徑 107,該主路徑將該混合物傳導(dǎo)至目的地容器109。在圖1中用標記110指代的裝置使得有可 能控制這些成分在各輸送路徑上的流速。這就必須有例如控制閥門的流速調(diào)節(jié)器。
[0212] 用于確定特性的裝置111，或連續(xù)測量的裝置，使得有可能以重復(fù)的方式在混合物 生產(chǎn)過程中測量代表該混合物特性的參數(shù)。這些裝置111例如由與位于主路徑107上的混合 器108相連的在線分析器構(gòu)成。
[0213] 在石油產(chǎn)品混合物的情況下，這些分析器測量例如該混合物的硫含量(定硫儀）、 辛燒值(辛燒機(octane engine))、十六燒值(十六燒機(cetane engine))等。
[0214] 該裝置還包括管理系統(tǒng)112以用于管理進入該混合物的基礎(chǔ)成分的比例(配方u)。 此管理系統(tǒng)112包括與確定裝置111相鏈接的接收裝置113、儲存裝置114、處理裝置115、和 與控制成分流速的裝置110相鏈接的傳輸裝置116。
[0215] 存儲裝置114使得有可能存儲由該接收裝置提供的這些特性的值，和至少一個用 于確定混合物的引發(fā)特性的模型，該至少一個模型包括針對該混合物的多種不同特性的設(shè) 定值或目標值。
[0216] 處理裝置115使得有可能確定基礎(chǔ)成分的比例配方u，該配方將被傳輸給控制裝置 110,例如根據(jù)下文參考圖2描述的、針對烴類的混合物闡述的步驟。
[0217] 處理裝置115使用記錄在存儲裝置114中的數(shù)據(jù)來確定混合物配方u。具體地，存儲 裝置可以包括80.45EPACM的復(fù)合模型的規(guī)范，以及監(jiān)測所必需的多種不同函數(shù)。
[0218] 圖2代表一種用于監(jiān)測混合物M(具體是具有多種烴類的混合物）的方法的邏輯圖， 對其所希望的是引發(fā)特性&不超過預(yù)先確定的閾值，換言之滿足不等式^ 〇
[0219]特別考慮了引發(fā)特性{N，V，T}，其中N為NOx的排放、V為揮發(fā)性有機化合物排 放、并且T為有毒排放。
[0220] 考慮配方向量UERM吏得Ui(i = l，...，n)表示在混合物X中基礎(chǔ)成分Bi的體積百 分比。X的這些特性是基礎(chǔ)成分B=[Bi，. . .，Bn]和配方u的特征的函數(shù)，x = x(B，u)。
[0221] 在第一步驟20的過程中，定義了一個混合物的例子，其中定義的是：
[0222]-具有η種成分的特性的矩陣B，
[0223] -對配方u的一組IU約束使得U SUfK., ，其中URNti .分別為所述組IU的 最小值、最大值，
[0224] -特性X的、具有多個最小值Lp和多個最大值Up的一組￡^% S P]:，其中所 跟蹤特性的數(shù)量P 2 12，
[0225] -可選地針對一種或多種特性R的懲罰向量π。
[0226] 這些不同的信息項是作為混合單元、基礎(chǔ)成分等的函數(shù)來例如記錄在該存儲裝置 114中的。
[0227] 特別地，該存儲裝置含有80.45EPACM復(fù)合模型的規(guī)范以及如以上在本發(fā)明的概述 中通過引入y和z來修改的80.45EPACM函數(shù)N0x(u)、V0C(u#PT0X(u)。
[0228] 在第二步驟21的過程中，對可行的混合物進行搜索。為此目的，尋求的是針對RjE {N，V，T}解出：
[0229]
(16)
[0230]此步驟實施對特性R的估計，所述估計基于80.45EPACM、根據(jù)本發(fā)明借助于符號函 數(shù)S(xk，r)修改的函數(shù)NOx(U)、V0C(u)和TOX(u)來確定并且被記錄在該存儲裝置114中。更 確切地，在具體的實施例中，此步驟計算對應(yīng)于80.45EPACM函數(shù)NOx(u)、V0C(u)和TOX(u)的 直^(1〇,并且還實施了對該特性R的導(dǎo)數(shù)值的確定，導(dǎo)數(shù)是如在梯度計算的示例2中詳述 的、通過借助于在本發(fā)明的概述中定義的Si gmo i d函數(shù)SC (Xk，r)來表達特性R來計算出的。 然而，本發(fā)明不限于此實施例并且計算這些值Rj(U)還可以是通過在本發(fā)明的概述中定義 的、將以Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)近似的函數(shù)S(xk，r)集成至80.45EPACM函數(shù)N0x(u)、V0C(u)和 T0X( u)中地對其加以修改來進行的。
[0231] 此問題（16)的解決可以是通過處理裝置115來實現(xiàn)的。
[0232] 具體地，有可能在步驟22中驗證是否，換句話說函數(shù)F(U，Ji)是 否消失：
[0233]
[0234] 在此情況下，在該函數(shù)中& =S。[0235] 在步驟(b)中確定的可行混合物的空間中，優(yōu)化問題（12):
[0236] (12)
[0237] 此問題此后在步驟23的過程中觶決開且獲得/優(yōu)化配方uo。
[0238] 問題（12)的解決還實施了類似于在梯度計算的示例2中呈現(xiàn)的一種梯度計算，這 種梯度計算是通過借助于在本發(fā)明的概述中定義的Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)來表達特性R實 現(xiàn)的。此外，如參照問題（16)所闡述的，可以使用通過將函數(shù)S( Xk，r)或在本發(fā)明的概述中 定義的Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)集成到其中來加以修改的80.45EPACM函數(shù)NOx(u)、V0C(u)和 TOX(u)來計算這些值Rj(u)。
[0239] 在步驟24的過程中，驗證是否F(Uq，3t)>〇。如果情況就是如此，我們返回至步驟20 并且改變混合物和/或成分的示例。如果情況并非如此，則在步驟25的過程中，我們計算值 F1(UO)和F2(UO),其中函數(shù)?1和?2分別是已經(jīng)在本發(fā)明的概述中做出解釋的成本函數(shù)?"!!） = C1U和指明超品質(zhì)的函數(shù)F2(U)= I |x(U)-XQ| I。
[0240]接下來，在步驟26的過程中，尋求對優(yōu)化問題（16)的最優(yōu)解(S'T%f):
[0241]
U.7) 12345 其中，a和13是&(11〇)(該混合物的成本)和F2(Uo)(該混合物的超品質(zhì)）的權(quán)重。 2 在步驟27的過程中，驗證是否F(u'3i)=〇。如果是，則應(yīng)用所找到的優(yōu)化配方u'否 貝IJ的話，在步驟28的過程中，在]u〇，in中找到一個點m使得F(U 1J)=O并且應(yīng)用Ul。 3 這組步驟20至28可以是由處理裝置115使用記錄在該存儲裝置114中的數(shù)據(jù)來實 施的。 4 以可微分函數(shù)的形式考慮析取條件使得有可能使用具有3GB內(nèi)存的hUd?C〇re? i5CPU、2.4GHZ 32位計算機使用Matlab的fmincon對于問題（12)獲得量級為0.0025s的處理 時間，由此使得有可能在制造混合物的過程中在線使用根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測方法。根據(jù)本發(fā) 明的方法和裝置因此使得有可能在線監(jiān)測混合物的排放特性以及混合物如汽油的傳統(tǒng)調(diào) 節(jié)特性。 5 出于以下闡明的原因，這種在線監(jiān)測使用現(xiàn)有方法是不可能的。
[0247] 這些現(xiàn)有方法事實上是根據(jù)混合物的特性x而非通過使用成分B根據(jù)生產(chǎn)此混合 物的配方u來計算排放R(R = N0X，V0C，T0X)的值。因此，R不是Bu而是復(fù)合函數(shù)R(x(B，u))。此 函數(shù)R被定義為：
[0248] 1.在這些特性X的空間的域X中；
[0249] 2.出于計算排放的需要，該域X是分區(qū)
[0250] X=XiUX2U ... UXn;
[0251 ] 3.這些子集Xi，i = 1，...，N是凸的。它們的內(nèi)部具有空交集；
[0252] 4.函數(shù)R(x)在X上是連續(xù)的，但在Xi，i = l，...，N的邊界上是不可微分的。
[0253]劃分的數(shù)量N可以較大。舉例而言，針對特性數(shù)目（X的維度），n = 20,并且每種特性 兩個閾值m，M，每個區(qū)間被分成3部分并且我們將具有N=3n ? 101()。
[0254] 因此，目前的計算以兩個步驟進行：
[0255] -步驟1:找到Xi，i = l，. . .，N使得xEXi?？蛇x地將X轉(zhuǎn)化為yeXj，并且取決于Xi通 過以下邏輯測試來計算Z = y-x。
[0256] -步驟2:計算，R(x) =fj(y，z)。
[0257] 步驟 1
[0258]關(guān)于步驟1，應(yīng)當注意的是，直接法將要求驗證N個二進制段，N可能較大。目前的方 法通過驗證析取約束的可滿足性來進行步驟1。以指明的方式，目前的程序可導(dǎo)致大量的變 量，例如15至20個二進制變量，50至100個連續(xù)變量，100至200個混合約束，或者確實幾百左 右的線性/雙線性約束。
[0259] 本發(fā)明使得有可能將X轉(zhuǎn)化成yeXi并通過進行例如以下各項來計算z = y_z:
[0260] 2次邏輯測試(S(xk，mk)，S(xk，Mk))，k= 1，· · ·，n
[0261] 8次加法/減法(參見等式(6)和(7))
[0262] 5次乘法(參見等式(6)和(7))
[0263] 因此，根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟1的就計算時間而言的復(fù)雜性為0(η)，η是X的維 度。這與目前方法的滿足混合約束的復(fù)雜性相比要快得多。
[0264] 步驟 2
[0265] 關(guān)于步驟2,目前的方法不直接進行對排放RU)的調(diào)節(jié)。這些方法尋求使得X(U)與 參考汽油xb(基線-參考)之間的歸一化的歐幾里得距離最小化。這依賴于未經(jīng)證實的假設(shè)： [0266] "如果目前的混合物X(U)是接近于xb，那么R(x(u))肯定接近于R(xb)"
[0267] 此外，目前的方法不能進行對R(u) =R(x(u))的直接調(diào)節(jié)，因為它們僅僅計算函數(shù) RU)，該函數(shù)是不可微分的（參見前面）。
[0268] 在本發(fā)明中，引入了Sigmoid函數(shù)以獲得函數(shù)P(U)，使得：
[0269] -對于x(u)"遠"離Xi，i = l，· · ·，N的邊界而言，p(u)=R(x(u));
[0270] -僅在圍繞Xi，i = l，. . .，N的邊界的"細長的"區(qū)域上，P(U)與R(x(u))不同。這個區(qū) 的厚度是通過向量X的特性的測量ε的精度來監(jiān)測的。此層中P(U)矣R(x(u))的質(zhì)量是0 (ε) 在實踐中可忽略不計；
[0271] -P(U)是可微分的。其在任何配方點u的梯度是可計算的。因此，就像針對混合物的 任何常規(guī)特性一樣易于在線對P(U)進行調(diào)節(jié)。
[0272] 因此，本發(fā)明提供了相對于目前方法的以下優(yōu)點：
[0273] -計算時間上的增益；
[0274] -在線調(diào)節(jié)P(U)的可能性，其除了在一組質(zhì)量0(〇上之外等于R(u)。
[0275] 示例
[0276] 示例1:根據(jù)80.45EPACM模型應(yīng)用于烴類的混合物
[0277] 針對烴類的混合物M考慮了排放特性RjE {N，V，T}，其中N為NOx排放、V為揮發(fā)性有 機化合物排放并且T為有毒排放。
[0278] 目標汽油（具有特性向量X)是從一組基礎(chǔ)成分產(chǎn)品（基礎(chǔ)成分或成分)制造的，該 目標汽油的特征為它們的特性B1, ...，BneRp，其中P是這種汽油的特性的數(shù)目。在目標汽油 的這些特性中可以列舉出：
[0279] OXY:氧含量(按質(zhì)量計％ )
[0280] SUL:硫含量(按質(zhì)量計ppm)
[0281] RVP:蒸氣壓力(雷德(Reid)程序)或雷德蒸氣壓力（以PSI計），
[0282] E200:在200°F下的餾分（按體積計％)，
[0283] E300:在300°F下的餾分（按體積計％)，
[0284] ARO:芳族化合物含量(按體積計％ )
[0285] BEN:苯含量(按體積計％ )
[0286] OLE:烯烴含量(按體積計％ )
[0287] MTB:甲基乙基苯含量(按氧氣體積計％ )
[0288] ETB:乙基叔丁基醚含量(按氧氣體積計％ )，
[0289] TAM叔戊基乙基醚含量(按氧氣體積計％ )
[0290] ΕΤΗ:乙醇含量(按氧氣體積計％)。
[0291] 對于這些汽油還可以計算和監(jiān)測其他特性，但以上清單給出了進入80.45EPACM模 型的NOx(x)、V0C(x)和ΤΟΧ(χ)計算中的特性。
[0292] 配方是向量UeRn，使得Ul(i = l，. . .，n)表示在該混合物X中基礎(chǔ)成分仏的體積百 分比。X的這些特性是基礎(chǔ)成分B= [Bi，. . .，Bn]和配方u的特征的函數(shù)，x = x(B，u)。在足夠短 的臨時范圍內(nèi)（這是本示例的應(yīng)用的情況)可以認為對于監(jiān)測而言B是常數(shù)并且僅u是可變 的。
[0293] 針對混合物M，認為液壓和操作約束對配方強加了最小約束u和最大約束? ,通過 - 7 不等式表達為：
[0294] 'if S U < M (18)
[0295] 此外，為了使混合物合規(guī)，對這些特性的最小約束^和最大約束^由80.45EPACM所 強加。它們由如下不等式表達：
[0296] Cgx= ν(?? <c (I
[0297] 注意到的是，當汽油x不滿足這些約束或?qū)τ诮o定的配方f而言并不是最優(yōu)化的 時候，于是就有可能通過按照以下形式的函數(shù)進行優(yōu)化來對其加以修改：
[0298] F(u) =a · I I u_u。I I+b · I I x(u)-x。I I (20)
[0299] 其中，u°是由使用者預(yù)先定義的參考配方，并且x°是使超品質(zhì)最小化的"理想"目標 汽油。這可以是在參考圖2描述的步驟(26)過程中實施的。
[0300] 排放計算涉及額外的階段。取決于季節(jié)(夏季，冬季），地域(1，2)和汽油的類型(新 配方的:RFG或常規(guī)的:CFG)，選定參考汽油的特征(隨后表示為xb)和如下面的表1中對混合 物X的最小/最大邊界(注意在本專利申請中xb表示的參考汽油在80.45EPACM中表示為b)。
[0301] 此外，在表1 中，OXY 的值是 OXY = ETB+MTB+ETH+TAM。
[0302] 在表1中給出的值對應(yīng)于本發(fā)明的概述的不等式(14)和(19)的值
[0303] 弄1 .參考汽沛和80.4FSFPACM的#小/#女茹
[0305]在80.45EPACM中對排放N、V、T的估計進一步使用了表2中呈現(xiàn)的對于標準或高排 放源的系數(shù)：
[0306]表2.根據(jù)排放源和排放的系數(shù)。
[0308] 表3下文最終提供了根據(jù)季節(jié)和地域的參考排放。這個表的值用作目前的汽油X (U)的排放所不能超過的硬性邊界。例如，在夏季，對于地域2,我們必須使得：
[0309] N0x(u)<1340.0；V0C(u)<1399.I；T0X(u)<85.61 (21)
[0310] 表3-參考排放。
[0312] 舉例而言，在80.45EPACM中，函數(shù)NOx(u)(參見圖3B)取決于特性X:混合物的OXY、 SUL、RVP、E200、E300、AR0、0LE。取決于季節(jié)或取決于E300、SUL、0LE、AR0的值的范圍（參見下 文的表4)產(chǎn)生了兩個的向量:y和z。
[0313]向量y(被稱為"邊緣目標"）是其特性由80.45EPACM模型和"如果清單"（參見下文） 的條件固定的汽油的特性的向量。
[0314] 向量z(被稱為"德爾塔目標"）是表達上文的向量y與在過程中具有配方的混合物 的特性的向量X之間的差的向量。
[0315] 這些向量y和z根據(jù)表4的邊界取特定的值。因此，它們必須與析取條件清單相符， 該清單被稱為"如果清單"，在表5中給出。
[0310] 注意到的是，相對于80.45EPACM的注釋，y的值對應(yīng)于80.45EPACM具有標引"et"的 值(例如E300et = y(E300)) ^ "德爾塔目標"的值對應(yīng)于80.45EPACM的值Δ AR0、Δ E300等 (例如 AARO = Z(ARO))。
[0317]表4
[0321] 類似地，在80.45EPACM中，函數(shù)VOC(u)以及TOX(u)取決于該混合物的一系列預(yù)先 確定的特性。
[0322]函數(shù)VOX(U)被表達為y(x(u))，b(x(u))，z(x(u))的函數(shù)(參見圖3A)，其中函數(shù)y和 z是以上所定義的那些并且其中函數(shù)b(x(u))是80.45EPACM提供的參考汽油的特性的向量。
[0323] 函數(shù)TOX(u)被表達為僅具有向量y的函數(shù)(參見圖3C)。
[0324] 注意針對這些不同的污染物NOx(U)、V0C(u)和TOX(U)固定了與表5中呈現(xiàn)的那些 相類似的特定如果清單。
[0325] 圖3示意性地表示了對函數(shù)NOx(U)、V0C(u)和TOX(U)，以及決定它們的函數(shù)進行計 算的步驟。
[0326] 具體地：
[0327]-圖3(A)表示了計算排放特性R = V = VOX(U)的步驟，
[0328]-圖3(B)表示了計算排放特性R = N=NOX(U)的步驟，
[0329] -圖3 (C)表示了計算排放特性R = T = TOX (u)的步驟。
[0330] 在表5的如果清單中所表達的用于決定函數(shù)NOx(U)的條件可以針對一種特性Xk以 如下方式寫為：
[0331 ]如果 xk<mk，那么 yk=mk，并且 Zk = Xk-Hik (3)
[0332] 如果xk 2 mk和Xk < Mk，那么yk = xk，并且z = 0 (4)
[0333] 如果 xk>Mk，那么 yk=Mk，并且 Zk = Xk-Mk (5)
[0334] 邊界mk，Mk，取表4中所指明的值。
[0335] 根據(jù)本發(fā)明，y和z是根據(jù)符號函數(shù)表達的以便通過按已經(jīng)定義的以下函數(shù)的形式 對它們進行公式化表達來將這些析取條件(3)、（4) (5)整合到y(tǒng)和z中：
[0336] y(xk) = (l_S(xk，mk)) · m+S(xk，mk) · (l_S(xk，Mk)) · x+S(xk，Mk) · Mk (6)
[0337] z(xk) = (l_S(xk，mk)) · (xk_mk)+S(xk，Mk) · (Xk-Mk) (7)
[0338] 讓y和z由此分別根據(jù)(6)和(7)來重構(gòu)公式，NOx(u)的計算于是包括下文描述的中 間計算步驟。
[0339]注意，在下面的公式中，所指明的特性(0ΧΥ、SUL等）涉及該公式的輸入變量(y或 z) 〇
[0340] 第一步
[0341] ni(y) = (0.0018571 · 0ΧΥ) + (0.0006921 · SUL) + (0.0090744 · RVP)
[0342] +(〇·0009310 · E200) + (0·0008460 · E300) + (0·0083632 · ARO)
[0343] +(-0.002774 · 0LE) + (-6.63 · 10-7，SUL2) + (-0.000119
[0344] · AR02) + (0.0003665 · OLE2)
[0345] n2(y) = (-0.00913 · 0XY) + (0.000252 · SUL) + (-〇.01397 · RVP)
[0346] +(0.000931 · E200) + (-0.00401 · E300) + (0.007097 · ARO)
[0347] +(-0.00276 · 0LE) + (0.0003665 · 0LE) + (-7.995 · 10-5
[0348] . ARO2)
[0349] 還計算了 ni(xb)和 n2(xb)。
[0350] 之后計算$y) = /神-竭和//i J = /如， 。
[0351] FN(y,z) = l+z(SUL) · (-0.00000133 · y(SUL)+0.000692)
[0352] +z(ARO) · (-0.000238 · y(AR0)+0.0083632)
[0353] +z(〇LE) · (0.000733 · y(0LE)-0.002774)
[0354] FH(y,z) = l+0.000252 · z(SUL)
[0355] +z(ARO) · (-0.0001599 · y(AR0)+0.007097)
[0356] +z(〇LE) · (0.000732 · y(0LE)-0.00276)
[0357] 第二步選定表2的系數(shù)WN和WH并且計算NOx(u)：
[0358] N0x(u)=N0x(x(u))=N0x(y，z)
[0359] =wn · N(y) · FN(y,z)+WH · H(y) · FH(y,z) (22)
[0360] 這兩步的計算僅僅是復(fù)合有y和z的函數(shù)。因此，將不需要附加的約束來驗證在符 合如果清單的析取條件的同時是否已經(jīng)正確地計算了 y和z。因此避免了增加該問題的復(fù)雜 性的許多二元變量和混合約束的引入。我們指出使用函數(shù)S(x，r)并不改變NOx(U)的特性 (或其他排放的特性）。
[0361 ] 在y和z的公式中通過用Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)來替換函數(shù)S(xk，r):
[0362] SC(xk，r，a) =0·5 · (l+tanh(a · (xk-r)) (8)
[0363] NOx(u)于是就可以寫為可微分連續(xù)函數(shù)的形式。
[0364] 圖4表示了針對特性O(shè)XY的函數(shù)SC(t，r，a)(A)及其一階導(dǎo)數(shù)(B)。在圖4A中，還表示 了符號函數(shù)。注意系數(shù)a對應(yīng)于在點t = r處函數(shù)SC(tr，a)的導(dǎo)數(shù)SC'（t，r，a)。這個系數(shù)可以 被選定為使得除了在小的區(qū)間te ]r-δ，r+δ[內(nèi)之外函數(shù)C(t，r，a)等于S(t，r)。已知每種特 性的測量精度，就容易將a選定成使得2δ小于測量誤差。在圖4A的示例中，測量精度為2δ = 0.03。因此，使用（8)計算的排放的值將與使用符號函數(shù)（1)計算的那些同樣處在測量特性 的誤差范圍內(nèi)。
[0365] NOx被寫為可微分函數(shù)的形式，因此就有可能相對于汽油的特性X并且相對于配方 u來計算NOx的梯度。因而還有可能計算NOx的海賽函數(shù)。將特別地能夠在監(jiān)測方法中、特別 是在參照圖2的邏輯圖描述的步驟(23)和(26)的水平上使用這種梯度和海賽函數(shù)。
[0366] 以下通過舉例詳述梯度的計算。將能夠以類似的方式計算海賽函數(shù)。
[0367] 示例2:梯度計算
[0369]會有必要針對任何特性&來作為u的函數(shù)計算導(dǎo)數(shù) 。對于線性混合律而言這 簡單地是基礎(chǔ)成分B(j，k)的矩陣的系數(shù)?；叵氲降氖俏覀円呀?jīng)從X計算出y和ζ。因此：
[0371 ]其中p是汽油的特性數(shù)目。
[0372]我們現(xiàn)在到達的水平是對NOx公式(22)的每項的進行計算。
[0391]
[0392]
[0393]
[0394] iifH ι
[0395]
[0396]
[0397]
[0398]
[0399] 對于任何與SUL、0LE和ARO不同的特性p，我們使得y(p)=x(p)和ζ(ρ)=0。對于這 些特性而言，^ = 1 ，并且= S。對于SUUOLE和ARO而言，這些導(dǎo)數(shù)的計算包括對 函數(shù)SC(t，r，a)求導(dǎo)數(shù)。對于這些特性中的每一者而言，將針對表5如果清單取以下項：
[0400]
[0401]
[0402]
[0403]并且將計算以下內(nèi)容：
[0404]
[0405]
[0406] 相對于特性X并且尤其是相對于配方u對各排放的梯度的計算為在線監(jiān)測排放打 開了如同針對汽油常規(guī)特性所已有的情況的路徑。
[0407] 示例3:N0x(u)以及其梯度的數(shù)值計算
[0408]函數(shù) NOx (u)依賴于特性 OXY、SUL、RVP、E200、E300、ARO、OLE。
[0409] 我們考慮80.45EPACM模型的區(qū)域C、階段2、季節(jié)夏季。
[0410] 在這個示例中，我們考慮在點X(u)處的情況，其值在表6中給出，并且我們僅改變 E300的值。函數(shù)N0X( X)針對特性E300 > 95的值由于在涉及的周期上的如果清單的條件的原 因呈現(xiàn)出斜率的中斷。
[0411] 這種特性 E3 ()(中精度是:Prec (E300) = 0 · 4。
[0412]表7呈現(xiàn)了以下情況下針對E300的多個不同值的，函數(shù)NOx(X)的值之間的比較結(jié) 果：
[0413]-當函數(shù)NOx(X)是非正則化的（換句話說，所使用的函數(shù)是使用符號函數(shù)S(Xk，r)改 寫的80.45EPACM模型函數(shù))時，
[0414]-當函數(shù)NOx(X)是通過考慮與特性E300的Sigmo id函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)a使得a = Prec(E300)/7來正則化(換句話說，該函數(shù)是使用Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)改寫的80.45EPACM 模型函數(shù))時，
[0415]-當函數(shù)NOx(X)是通過考慮與特性E300的Sigmo id函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)a使得a = Prec(E300)/14來正則化時，
[0416]表6
[0420] 因此，注意到的是，通過借助于Sigmoid函數(shù)以連續(xù)并且可微分函數(shù)的形式用公式 表示如果清單來根據(jù)本發(fā)明修改80.45EPACM模型的函數(shù)NO x而計算出的值N0X( X)使得有可 能獲得與使用80.45EPACM模型的函數(shù)獲得的那些值非常接近的結(jié)果。還注意到的是，將系 數(shù)a的值降低得越多，向未正則化的值收斂得越快。
[0421] 我們現(xiàn)在比較NOx(X)的梯度。表8表示未正則化的函數(shù)NOx(X)在E300 = 95的左邊和 右邊的數(shù)值梯度的值。
[0422]表 8
L0424」使用示例2中導(dǎo)出的根據(jù)本發(fā)明的梯度公式計算的特性E300的分析梯度于是為 0.23641474。右導(dǎo)數(shù)總是給出0因為E300>95的值引用95。導(dǎo)數(shù)的數(shù)值估計是通過對稱公式 進行的(參見表8的第2欄）。觀察到的是，在這種情況下數(shù)值和分析梯度非常接近。
【主權(quán)項】
1. 一種用于監(jiān)測具有η種固體、液體或氣體成分的混合物Μ的特性的方法，所述混合物 顯示出： -特性x(B，u)，其中x(u) = [xi，...xk]是該混合物Μ的k種特性的向量，k是非零正整數(shù)， u=[山，...Un]是配方向量，并且Ui，i = l，. . .，n，表示該混合物Μ中的第i種成分的比 例， B=[Bi，. . .，Bn]是運η種成分的特性的矩陣， -由特性x(B，u)引發(fā)的至少一種特性R(u)=R(パx(u))，z(x(u)))，其中z(x(u))=y(x (u))-x(u) y(x(u))是該混合物的特性向量 并且其中，y(x(u))和z(x(u))是運樣的，它們符合析取條件，運些析取條件針對每種特 性Xk將選自xk、mk、Mk中的至少一個值根據(jù)所述值Xk與至少一個值mk、Mk之間的一個或多個不 等式來指定給yk，其中mk、Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并且a是針對配方U的特性k的值， 其特征在于，所述方法包括W下步驟： (A) 確定該混合物Μ的特性x(u)， (B) 估計該混合物Μ的該至少一種引發(fā)特性R(u)，R(u)取決于W下各項： -該混合物的一組預(yù)先確定的特性x(u)， -與運些預(yù)先確定的特性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)y(x(u))和z(x(u))，所述函數(shù)被公式表示為使 得對于所考慮的每種特性xk，y(xk)和z(xk)是S(xk，r)的函數(shù)，其中：r等于mk或Mk， (C) 確定配方U，使得所獲得的所述混合物Μ的至少一種先前估計的引發(fā)特性Rj，j = 1，. . .，q(其中q是非零正整數(shù))符合規(guī)范Rj < Rj(u)和/或衣.hO SI i ，Rj、F分別是所述 - / - '至 引發(fā)特性Rj的最小和最大容許值， (D) 根據(jù)確定出的該配方U產(chǎn)生至少一個信號W用于控制用于分配該混合物Μ的成分的 裝置， (Ε)將所述至少一個控制信號傳輸至用于分配成分的該裝置W便獲得混合物Μ。2. 如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其中，在對所述引發(fā)特性R(u)的所述估計中，該函數(shù)S (祉，r)是通過Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)來近似的： SC(xk,r,a)=0.5 · (l+tanh(a · (xk-r)) (8) 其中，a是針對特性xk的預(yù)先確定的系數(shù)當xk=r時其對應(yīng)于該曲線SC(xk，r)的斜率。3. 如權(quán)利要求2所述的監(jiān)測方法，其中，該系數(shù)a被選定成使得除了在區(qū)間r-δ<xk<r+5 上之外SC(xk，;r) = S(xk，:r)，其中，δ被選擇成使得％小于確定該特性X沖的誤差。4. 如權(quán)利要求2或3之一所述的監(jiān)測方法，其中，該系數(shù)a小于或等于δ，有利地小于或等 于δ/5,優(yōu)選地小于或等于δ/7。5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的監(jiān)測方法，其中，所考慮的是： -當且僅當W下條件成立時，具有配方u的混合物Μ符合規(guī)范iUu'）立F :貨） -當且僅當W下條件成立時，具有配方U的混合物Μ符合規(guī)范&含扣(U):巧S) -當且僅當W下條件成立時，具有配方U的混合物Μ符合規(guī)范.巧空巧f和Rj(u) >&:其中： 如果，則陽 > 巧1 并且在其他情況下蝸 > 吊]=0 如果Rj<&，則[Rj<&] = 1，并且在其他情況下，[Rj<&] = 0。6. 如權(quán)利要求5所述的監(jiān)測方法，其中，所考慮的是^且僅當W下條件成立時，具有配 方U的混合物Μ符合規(guī)范氣{ tn直可和/或& :其中，.?、里分別是當所述特性不符合規(guī)范R (?;;;忘^ 、& < Rj(u)時代表與該 特性扣相關(guān)聯(lián)的懲罰的參數(shù)。7. 如權(quán)利要求5或6中任一項所述的監(jiān)測方法，其中，巧.>^]是通過Sigmoid函數(shù) 沉:所，馬來近似的，分別為洗締，京h其中，a是針對特性咕的預(yù)先確定的系數(shù)當巧二時對應(yīng)于曲線化，巧^ j的斜率， 和/或 化<&]是通過Si卵oid函數(shù)SC(Rj，gj)來近似的： SC(Rj，gj，a'）= 0.5( 1+化nMa'（gj-Rj))) (1Γ) 其中，a'是針對排放特性R姻先??定的系數(shù)當扣=?時對應(yīng)于曲線SC(R，&)的斜率。8. 如權(quán)利要求2至4中任一項所述的并且如權(quán)利要求5至7中任一項所述的監(jiān)測方法，該 方法包括優(yōu)化該配方U的步驟，在該步驟過程中尋求將對運些配方U的一組約束、對運些特 性X的一組約束和對運些引發(fā)特性Rj的一組約束考慮在內(nèi)的優(yōu)化問題的解，所述優(yōu)化問題 被定義為： 其中F(u)是如權(quán)利要求5或7所定義的那樣，F(xiàn)(u，n)是如權(quán)利要求6或7所定義的那樣； 這S瓦.，（i3 )代表對運些配方的約束，其中，^u和遠巧分別是針對整組約束IU的 配方U的最小值和最大值， 5^,) 講）齒簾(?) (W)代表對該混合物的運些特性X的約束，其中，￡(Lp) 和;> 分別是針對整組約束Lp，江....巧的特性X的最小值和最大值，其中，P:所跟 蹤的特性的數(shù)量， 所述優(yōu)化步驟為捜索對該優(yōu)化問題（12)的解U0而使用函數(shù)F(u〇)的值及其導(dǎo)數(shù)的值、或 函數(shù)F(u〇,3i)的值及其導(dǎo)數(shù)的值;所述導(dǎo)數(shù)值是通過基于對如根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所定 義的所述引發(fā)特性R(u)的估計來表達所述導(dǎo)數(shù)而確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)是通過該 Sigmoid函數(shù)SC(xk，r) (8)來近似的；所述函數(shù)F(U0)或F(U0，π)的值是基于對如根據(jù)權(quán)利要 求2至4之一所定義的所述引發(fā)特性R(u)的所述估計來確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)可選地是 通過該Sigmoid函數(shù)SC(xk，r) (8)來近似的，所述問題(12)在存在最優(yōu)解U0時是可解決的，對 于該最優(yōu)解，F(xiàn)(uq)=0 or F(uq，3t)=〇。9. 如權(quán)利要求8所述的監(jiān)測方法，包括 (a) 定義混合物的示例的步驟，其中定義的是： -運η種成分的特性的矩陣B， -對運些配方U的一組約束IU，使得《這《空《。： .，;其中，UIU、；分別為所述紀IU 的最小值、最大值 -運些特性^的最小值14^和最大值化的組1^。，[..'':,-(￡:,,.:巧，其中Ρ:所跟蹤的特性的 數(shù)量， -可選地，針對特性R的懲罰向量^和/或' (b) 可選地，捜索可行混合物的步驟，在該步驟過程中，我們針對咕￡ {Ri，...，Rp}求解 和/或其中，函數(shù)R(u)的值及其導(dǎo)數(shù)的值用于捜索對該優(yōu)化問題（16,16'）的解u;所述導(dǎo)數(shù)值 是通過基于對如根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所定義的所述引發(fā)特性R(u)的估計來表達所述導(dǎo) 數(shù)而確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)是通過該Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似的;所述函數(shù)R(u) 的值是基于對如根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所定義的所述引發(fā)特性R(u)的所述估計來確定的， 其中，函數(shù)S(xk，r)可選地是通過該Sigmoid函數(shù)SC(xk，r)(8)來近似的， (C)如權(quán)利要求8所定義的優(yōu)化步驟，在該優(yōu)化步驟過程中尋求對該優(yōu)化問題的最優(yōu)解 U0:并且，如果F(u〇)>0或F(u〇,3i)>〇,則重復(fù)運些先前的步驟，同時對定義混合物示例的 該步驟的運些組約束和/或運些成分進行修改， 否則，應(yīng)用所述最佳配方U0。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，如果在步驟(C)中F(u〇) = 0或F(u〇,3i)=〇,則該方法 包括步驟(d)，在該步驟中： -計算至少一個值Fi(uo)，其中，F(xiàn)i是將如混合物的成本或品質(zhì)等附加約束考慮在內(nèi)的 函數(shù)， -找到第二優(yōu)化問題的最優(yōu)解(其中，a和b是Fi(uo)和F2(u〇)的預(yù)先確定的權(quán)重 其中，函數(shù)F(U^的值及其導(dǎo)數(shù)的值或函數(shù)F(iA 31)的值及其導(dǎo)數(shù)的值用于捜索對該優(yōu) 化問題（17)的解ιΛ所述導(dǎo)數(shù)值是通過基于對如根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所定義的所述引發(fā) 特性R(U)的估計來表達所述導(dǎo)數(shù)而確定的，其中，函數(shù)S(xk，r)是通過該Sigmoid函數(shù)SC(xk， r)(8)來近似的;所述函數(shù)F(u^或F(iA 31)的值是基于對如根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所定義的 所述引發(fā)特性R(u)的所述估計而確定的，其中，該函數(shù)S(xk，r)可選地是通過該Sigmoid函 數(shù)SC(xk，r)(8)來近似的， -如果F(uV)=〇,則應(yīng)用配方ιΛ否則在]11日，訂中找到點U1，使得F(山，31)=0,并且應(yīng) 用Ul。11. 如權(quán)利要求9或10之一所述的監(jiān)測方法，其中，在步驟（b)的過程中，如果 巧,,（'《:巧姑:3么哀,,，貝=0，其中，Umax^arg max Rj(u)，u滿足該組約束（16)，和/或如果 病,4;。。解空,? 馬屯.=樂?其中Umin^arg min12. 如權(quán)利要求1至11中任一項所述的監(jiān)測方法，其中： -該混合物Μ是控類的混合物，例如汽油， -所述混合物的運些特性X至少選自氧含量、硫含量、蒸氣壓力、在200°F下的饋分，在 300°F下的饋分、芳族化合物含量、苯含量、締控含量、甲基乙基苯含量、乙基叔下基酸含量、 叔戊基乙基酸含量， -該混合物的運些引發(fā)特性Rj選自揮發(fā)性有機化合物的排放(V)、氮氧化物的排放(N) W及有毒化合物的排放(T)。13. -種計算機程序產(chǎn)品，包括多條指令，當運些指令被處理器執(zhí)行時，運些指令用于 執(zhí)行如權(quán)利要求1至12之一所述的方法的步驟。14. 一種用于監(jiān)測具有η種成分的混合物Μ的特性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)連接至用于將成分 分配到用于使成分混合的單元的裝置，該系統(tǒng)包括： -用于確定所述混合物的特性x(B，u)的裝置(111)，其中： x(u) = [xi，. . .xk]是該混合物Μ的k種特性的向量，k是正的非零整數(shù)， u=[山，...Un]是配方向量，并且Ui，i = l，. . .，n，表示該混合物Μ中的第i種成分的比 例， B=[Bi，. . .，Bn]是η種成分的特征的矩陣， -管理系統(tǒng)（112)，包括： -用于接收所述特性X (Β，U)的裝置（113) -用于存儲由該接收裝置提供的特性的值的存儲裝置（114)，W及至少一個用于確定由 特性x(B，u)所引發(fā)的混合物特性R(u)=R(y(x(u))，z(x(u)))的模型，其中 z(x(u))=y(x(u))-x(u) y(x(u))是該混合物的特性向量 并且其中，y(x(u))和z(x(u))是運樣的，它們符合析取條件，運些析取條件針對每種特 性Xk將選自xk、mk、Mk中的至少一個值根據(jù)所述值Xk與至少一個值mk、Mk之間的一個或多個不 等式來指定給yk，其中mk、Mk是預(yù)定義的常數(shù)，并且a是針對配方U的特性k的值， -處理裝置（115 )，該處理裝置被設(shè)計為用于： -確定混合物Μ的配方U，使得該混合物針對每種特性扣，j = l，...，p(其中P為正的非零 整數(shù))都符合規(guī)范&含Rj(u)和/或分別是所述引發(fā)特性的可容許的最小值 和最大值，運是通過使用對混合物Μ的至少一種引發(fā)特性R(u)的估計來實現(xiàn)的，該混合物的 特性x(u)是通過該確定裝置提供的，所述估計針對該混合物的一組確定特性使用函數(shù)y(x (u))和z(x(u))的公式，使得針對所考慮的每種特性xk，y(xk)和z(xk)是S(xk，:r)的函數(shù)，其 中：r等于mk或Mk， -然后根據(jù)所確定的該配方u生成用于該分配裝置的至少一個控制信號， -用于將該至少一個控制信號傳輸至用于分配成分的裝置的裝置（116)。15. 如權(quán)利要求14所述的用于監(jiān)測特性的系統(tǒng)，其特征在于，該處理裝置被設(shè)計為實施 如權(quán)利要求8至12之一所述的監(jiān)測方法的優(yōu)化步驟和/或步驟(a)至步驟k)或步驟(a)至步 驟(d)。16. -種用于混合η種成分的單元（100)，該單元包括用于將η種成分分配到至少一個混 合物收集器(108)中的裝置(110) W及如權(quán)利要求14或15之一所述的監(jiān)測系統(tǒng)。
【文檔編號】G06F17/10GK105849716SQ201480069703
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月26日
【發(fā)明人】M.切布雷, G.皮托拉特, S.賈納奇
【申請人】道達爾煉油化學(xué)公司