TeMa

Testing Manager

Avainsanat: säätöpiirien viritys, dynaaminen simulointi, iteratiivinen optimointi, monimuuttujaregressiomenetelmät

Testing Manager projektin tavoitteena on tutkia ja kehittää simulointiavusteisen automaatiotestauksen ja säätöjen virittämisen edellytyksiä. Joustava ja käyttökelpoinen simulointia hyödyntävä työskentelyympäristö edellyttää uusien työtapojen ja käytännön työkalujen määrittelyä sekä simulointi- ja automaatiosovellusten vaivatonta yhdisteltävyyttä standardoitujen rajapintojen avulla.

Huomattavaa osaa teollisuudessa käytetyistä säätimistä ei ole viritetty toimimaan parhaalla mahdollisella tavalla ajan ja tehokkaiden työkalujen puutteen vuoksi. Tällä on vaikutuksensa tuotannon kannattavuuteen. Optimaalisesta ratkaisevasti poikkeava viritys saattaa näkyä esimerkiksi lopputuotteen laadun vaihteluina, raaka-aineiden tehokkaan hyödyntämisen heikkoutena tai tuotantolaitoksen päästöjen kasvuna. Säätöpiirit on perinteisesti viritetty yksi säädin kerrallaan. Tällöin säätöpiirien väliset ristikkäisvaikutukset eivät tule otetuiksi huomioon eikä lopputulos siten ole koko laitoksen toiminnan kannalta paras mahdollinen. Lisäksi tällainen virittäminen on työlästä ja aikaa vievää.

Tilastolliset monimuuttujaregressiomenetelmät ovat tehokas työväline kohinaista ja kolineaarista mittaustietoa käsiteltäessä. Nämä menetelmät perustuvat siihen tausta-ajatukseen, että moniulotteisten mittaussignaalien sisältämä relevantti informaatio voidaan esittää matalammassa dimensiossa niin sanottujen latenttimuuttujien avulla. Latenttimuuttujat ovat lineaarikombinaatioita alkuperäisistä muuttujista ja niiden määrittämiseksi on useita menetelmiä. Käyttämällä sopivasti valittuja latenttimuuttujia regressiomallin estimoinnissa vältytään mallitukseen ja mallilla ennustamiseen liittyviltä numeerisilta ongelmilta.

Tutkimuksessa testataan iteratiivista säätimien viritysmenetelmää, Iterative Regression Tuning (IRT), joka perustuu staattisen, stokastisen mallin identifioimiseen viritettävien parametrien ja prosessin tavoiteltua toimintaa kuvaavien laatusuureiden välille. Mallia käytetään osoittamaan optimaalinen suunta viritettävien parametrien päivitykselle. Viritysmenetelmän ideana on toistaa simulointi- ja parametripäivitysaskelia ja löytää tilastollisessa mielessä optimaalinen ratkaisu parametrien arvoiksi. Projektin aikana menetelmää testattiin ydin- ja polttovoimalaitos sekä sellutehdas simulaattorien avulla

Julkaisut

• Kalle Halmevaara and Heikki Hyötyniemi,
  "Performance optimization of large control systems - case study on a continuous pulp digester,"
  in Preprints of the 16th IFAC World Congress, P Horacek, M Simandl and P Zitek (eds.), Prague, Czech Republic: IFAC, 2005, 6 pp.
• Kalle Halmevaara and Heikki Hyötyniemi,
  "Iterative simulation based multivariate control parameter tuning method,"
  in The 5th The 5th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation, ESIEE Paris, Marne la Vallée, France, 06-10 September 2004 - Book of Abstracts, Gamal Attiya and Yskandar Hamam (eds.), Paris, France: EuroSim, 2004, Book of abs., pp. 279-280.
• Kalle Halmevaara and Heikki Hyötyniemi,
  Process performance optimization using iterative regression tuning,
  Helsinki, Finland: Helsinki University of Technology, Control Engineering Laboratory, 2004. (Helsinki University of Technology, Control Engineering Laboratory, Report 139).
  Electronic publication