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Keywords:

  • measurement noise;
  • filter;
  • data reconciliation;
  • controller performance

Abstract

Measured values of process variables are subject to measurement noise. The presence of measurement noise can result in detuned controllers in order to prevent excessive adjustments of manipulated variables. Digital filters, such as exponentially weighted moving average (EWMA) and moving average (MA) filters, are commonly used to attenuate measurement noise before controllers. In this article, we present another approach, a dynamic data reconciliation (DDR) filter. This filter employs discrete dynamic models that can be phenomenological or empirical, as constraints in reconciling noisy measurements. Simulation results for a storage tank and a distillation column under PI control demonstrate that the DDR filter can significantly reduce propagation of measurement noise inside control loops. It has better performance than the EWMA and MA filters, so that the overall performance of the control system is enhanced.

Les valeurs mesurées des variables de procédé sont affectées par les bruits de mesure. La présence de bruit de mesure force de régler à la baisse les régulateurs afin de prévenir des mouvements excessifs des variables manipulées. Des filtres numériques, tels que les filtres à moyenne mobile pondérée exponentiellement (EWMA) et les filtres à moyenne mobile (MA), sont communément utilisés pour atténuer le bruit de mesure avant les régulateurs. On présente dans cet article une autre approche, soit un filtre dynamique de réconciliation de données (DDR). Ce filtre emploie des modèles dynamiques discrets qui peuvent être phénoménologiques ou empiriques comme contraintes pour réconcilier les mesures bruitées. Les résultats de simulation pour un réservoir de stockage et une colonne à distiller utilisant un régulateur PI montrent que le filtre DDR peut réduire de manière significative la propagation du bruit de mesure dans les boucles de régulation. Sa performance est meilleure que celles des filtres EWMA ou MA, et par conséquent la performance globale du système de commande s'en trouve accrue.