A non-linear dynamic predictive device (60) is disclosed which operates either in a configuration mode or in one of three runtime modes: prediction mode, horizon mode, or reverse horizon mode. An external device controller (50) sets the mode and determines the data source and the frequency of data. In prediction mode, the input data are such as might be received from a distributed control system (DCS) (10) as found in a manufacturing process; the device controller ensures that a contiguous stream of data from the DCS is provided to the predictive device at a synchronous discrete base sample time. In prediction mode, the device controller operates the predictive device once per base sample time and receives the output from the predictive device through path (14). In horizon mode and reverse horizon mode, the device controller operates the predictive device additionally many times during base sample time interval. In horizon mode, additional data is provided through path (52). In reverse horizon mode data is passed in a reverse direction through the device, utilizing information stored during horizon mode, and returned to the device controller through path (66). In the forward modes, the data are passed to a series of preprocessing units (20) which convert each input variable (18) from engineering units to normalized units. Each preprocessing unit feeds a delay unit (22) that time-aligns the input to take into account dead time effects such as pipeline transport delay. The output of each delay unit is passed to a dynamic filter unit (24). Each dynamic filter unit internally utilizes one or more feedback paths that are essential for representing the dynamic information in the process. The filter units themselves are configured into loosely coupled subfilters which are automatically set up during the configuration mode and allow the capability of practical operator override of the automatic configuration settings. The outputs (28) of the dynamic filter units are passed to a non-linear analyzer (26) which outputs a value in normalized units. The output of the analyzer is passed to a post-processing unit (32) that converts the output to engineering units. This output represents a prediction of the output of the modeled process. In reverse horizon mode, a value of 1 is presented at the output of the predictive device and data is passed through the device in a reverse flow to produce a set of outputs (64) at the input of the predictive device. These are returned to the device controller through path (66). The purpose of the reverse horizon mode is to provide essential information for process control and optimization. The precise operation of the predictive device is configured by a set of parameters. that are determined during the configuration mode and stored in a storage device (30). The configuration mode makes use of one or more files of training data (48) collected from the DCS during standard operation of the process, or through structured plant testing. The predictive device is trained in four phases (40, 42, 44, and 46) corresponding respectively to components 20/32, 22, 24 and 26. The importance of this predictive device is that it is shown to approximate a large class of non-linear dynamic processes. The structure of the predictive device allows it to be incorporated into a practical multivariable non-linear Model Predictive Control scheme, or used to estimate process properties.

Um dispositivo predictive dinâmico non-linear (60) é divulgado que se opere em uma modalidade da configuração ou em uma de três modalidades runtime: modalidade da predição, modalidade do horizonte, ou modalidade reversa do horizonte. Um controlador de dispositivo externo (50) ajusta a modalidade e determina a origem dos dados de e a freqüência dos dados. Na modalidade da predição, os dados de entrada são como puderam ser recebidos de um sistema de controle distribuído (DCS) (10) como encontrado em um processo de manufacturing; o controlador de dispositivo assegura-se de que um córrego contíguo dos dados do DCS esteja fornecido ao dispositivo predictive em uma estadia baixa discreta synchronous da amostra. Na modalidade da predição, o controlador de dispositivo opera o dispositivo predictive uma vez por o tempo baixo da amostra e recebe a saída do dispositivo predictive através do trajeto (14). Na modalidade do horizonte e na modalidade reversa do horizonte, o controlador de dispositivo opera o dispositivo predictive adicionalmente muitas vezes durante o intervalo baixo do tempo da amostra. Na modalidade do horizonte, os dados adicionais são fornecidos através do trajeto (52). Na modalidade reversa do horizonte os dados são passados em um sentido reverso através do dispositivo, utilizando a informação armazenada durante a modalidade do horizonte, e retornada ao controlador de dispositivo através do trajeto (66). Nas modalidades para diante, os dados são passados a uma série das unidades do preprocessing (20) que convertem cada variável da entrada (18) das unidades da engenharia às unidades normalizadas. Cada unidade do preprocessing alimenta atrasa a unidade (22) que tempo-alinha a entrada para fazer exame no cliente que os efeitos do tempo inoperante tais como o transporte do encanamento atrasam. A saída de cada uma atrasa a unidade é passada a uma unidade de filtro dinâmica (24). Cada unidade de filtro dinâmica internamente utiliza um ou mais trajeto do gabarito que são essenciais para representar a informação dinâmica no processo. As unidades de filtro elas mesmas são configuraradas nos subfilters frouxamente acoplados que são ajustados automaticamente acima durante a modalidade da configuração e permitidos a potencialidade da ultrapassagem prática do operador dos ajustes automáticos da configuração. As saídas (28) das unidades de filtro dinâmicas são passadas a um analisador non-linear (26) que outputs um valor em unidades normalizadas. A saída do analisador é passada a uma unidade do post-processing (32) que convirta a saída às unidades da engenharia. Esta saída representa uma predição da saída do processo modelado. Na modalidade reversa do horizonte, um valor de 1 é apresentado na saída do dispositivo predictive e os dados são passados através do dispositivo em um fluxo reverso para produzir um jogo das saídas (64) na entrada do dispositivo predictive. Estes são retornados ao controlador de dispositivo através do trajeto (66). A finalidade da modalidade reversa do horizonte é fornecer a informação essencial para o controle e o optimization do processo. A operação precisa do dispositivo predictive é configurarada por um jogo dos parâmetros que são determinados durante a modalidade da configuração e armazenados em um dispositivo de armazenamento (30). A modalidade da configuração emprega um ou mais lima dos dados do treinamento (48) coletados do DCS durante a operação padrão do processo, ou com testar estruturado da planta. O dispositivo predictive é treinado em quatro fases (40, 42, 44, e 46) correspondendo respectivamente aos componentes 20/32, 22, 24 e 26. A importância deste dispositivo predictive é que se mostra para aproximar uma classe grande de processos dinâmicos non-linear. A estrutura do dispositivo predictive permite que seja incorporado em um esquema predictive modelo non-linear multivariable prático do controle, ou usado estimar propriedades process.