JPH04205604A - Method and system for predicting/controlling process - Google Patents

Method and system for predicting/controlling process

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JPH04205604A
JPH04205604A JP34048990A JP34048990A JPH04205604A JP H04205604 A JPH04205604 A JP H04205604A JP 34048990 A JP34048990 A JP 34048990A JP 34048990 A JP34048990 A JP 34048990A JP H04205604 A JPH04205604 A JP H04205604A
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Abstract

PURPOSE:To expand the model scale of process and to improve the accuracy of a predicting value by predicting controlled variable in the near future through the use of the model of sub-process linking as the shapes of an upstream and a downstream in the predicting control of process such as a thermal power plant, etc. CONSTITUTION:A system consists of a target value predicting system 20 which obtains the predicting value of the set point of steam temperature in the thermal power plant 10, a steam temperature predicting system 30 which obtains the predicting value of steam temperature and a manipulated variable decision system 40 which decides manipulated variable based on the predicting value of the set point and the predicting value of steam temperature. The model of a heat exchanger whose exit steam temperature is controlled variable and that of, at least, one heat exchange at the upstream side of the heat exchanger are incorporated in the thermal power plant 10 and steam temperature in the near future is predicted by using the model. Thus, the fluctuation of the entrance steam state of the heat exchanger whose exit steam temperature is controlled variable is considered and the predicting accuracy of steam temperature is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセスの予測制御方法および予測制御シス
テムに係り、特に、プロセスが多入力多出力系の場合で
も、近し)未来の制御量を精度よく予測することができ
るプロセスの予測制御方法および予測制御システムに関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a process predictive control method and a predictive control system, and in particular, even when the process is a multi-input multi-output system, it is possible to control the control amount in the near future). The present invention relates to a predictive control method and a predictive control system for a process that can accurately predict processes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プラントの制御において、操作量の変化に対する制御量
変化の時間応答に大きな遅れがある場合、予測制御が有
効である。その1つの方法として、”Steam  T
emperature  r’redictjon  
Con1:rol  forThermal  Pow
er  Plant”(IE3/PR51984Win
terMeeting、 l1allas、 Texa
s、 U、S、A、、 、Ianuary 29−Fe
bruary3.1984,841IIM236−6)
上記載されている予測制御方法がある。以下に、この従
来の予測制御方法について、概要を説明する。
In plant control, predictive control is effective when there is a large delay in the time response of a change in a controlled variable to a change in a manipulated variable. One way to do this is to use “Steam T
emperature r'redictjon
Con1: roll for Thermal Pow
er Plant” (IE3/PR51984Win
terMeeting, l1allas, Texas
s, U, S, A, , Ianuary 29-Fe
bruary3.1984, 841IIM236-6)
There are predictive control methods described above. An overview of this conventional predictive control method will be explained below.

第10図は、従来の予測制御方法の構成を示す。FIG. 10 shows the configuration of a conventional predictive control method.

この方法は、火力発電プラントの主蒸気温度を対象にし
た予測制御方法であり、最終段過熱器(この場合、2次
過熱器)のモデルを内蔵し、このモデルを使用して、主
蒸気温度を予測し、この予測結果に基づいて燃料流量を
決定している。
This method is a predictive control method that targets the main steam temperature of thermal power plants, and includes a built-in model of the final stage superheater (in this case, the secondary superheater), and uses this model to calculate the main steam temperature. is predicted, and the fuel flow rate is determined based on this prediction result.

予測に当っては、現時点の燃料流量が一定に保持され、
最終段過熱器の人口蒸気状態が保持されるとして、近い
未来の(例えば、10分先の)主蒸気温度を予測してい
る。また、予測結果にノ、(づいた燃料流量の決定にお
いては、近い未来の「1(票値と近い未来の主蒸気温度
の予測値との偏差に、比例・積分演算を施すことにより
決定している。
For prediction, the current fuel flow rate is held constant,
Assuming that the artificial steam state of the final stage superheater is maintained, the main steam temperature in the near future (for example, 10 minutes in the future) is predicted. In addition, in determining the fuel flow rate based on the prediction result, the fuel flow rate is determined by applying proportional and integral calculations to the deviation between the near future "1" vote value and the predicted value of the main steam temperature in the near future. ing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術では、最終段過熱器のモデルのみを内蔵し
、このモデルを使用して、現時点の燃料流量か−・定に
保持され、最終段過熱器の人口蒸気状態が保持されると
いう条件で、近い未来の主蒸気温度を予測しているので
、最終段過熱器の人1−1蒸気状態の変動を考慮した予
測ができず、予測精度の向]−に限界があった。すなわ
ち、火力発電プラントでは、最終段過熱器の上流側に、
1次過熱器等の複数の熱交換器があり、現時点の燃料流
量が保持されるという条件でも、最終段過熱器の人口蒸
気状態が変動するので、この変動製考慮しない従来技術
の予測では、予測精度の向上に限Wがあった。
In the above conventional technology, only a model of the final stage superheater is built-in, and this model is used under the condition that the current fuel flow rate is kept constant and the artificial steam state of the final stage superheater is maintained. Since the main steam temperature is predicted in the near future, it is not possible to make predictions that take into account fluctuations in the state of steam in the final stage superheater, and there is a limit to the prediction accuracy. In other words, in a thermal power plant, upstream of the final stage superheater,
Even if there are multiple heat exchangers such as the primary superheater and the current fuel flow rate is maintained, the state of artificial steam in the final stage superheater will fluctuate, so conventional technology predictions that do not take this fluctuation into account There was a limit W to the improvement of prediction accuracy.

一方、火力発電プラントの制御において、主蒸気温度の
制御のみならず、再熱蒸気温度の制御にも予測制御を適
用する方式が提案されている。
On the other hand, in the control of thermal power plants, a method has been proposed in which predictive control is applied not only to control of main steam temperature but also to control of reheat steam temperature.

第11図は、その−例である。すなわち、火力プラント
]内に、主蒸気温度系1aと再熱蒸気温度系1bとを想
定し、2次過熱器モデル3aと2次再熱器モデル3bと
を用いて、それぞれ予測値を求め、これにより、主蒸気
温度制御部4aと再熱温度制御部41)とで、操作量を
決定している。
FIG. 11 is an example thereof. That is, assuming a main steam temperature system 1a and a reheating steam temperature system 1b in the thermal power plant, the predicted values are obtained using the secondary superheater model 3a and the secondary reheater model 3b, respectively. Thereby, the operation amount is determined by the main steam temperature control section 4a and the reheat temperature control section 41).

この場合は、制御量は再熱蒸気温度、操作量は再循環ガ
ス流延であり、別の相入力単出力系として扱う。モデル
も、2次再熱器の部分のみのモデルを使用して、2次再
熱器の出口蒸気1品度すなわち再熱蒸気温度をこのモデ
ルにより予測する。したがって、制御としては、主蒸気
温度系11111制御系と再熱蒸気温度予測制御系の2
つがあり、各々が別のモデルで別の制御量を予測し、別
の操作量を操作することになる。すなわち、41人力j
lL出力系が2つ別々に存在しているとみなせる。
In this case, the controlled variable is the reheat steam temperature, the manipulated variable is the recirculation gas flow, and it is treated as another phase input single output system. The model also uses a model of only the secondary reheater portion, and predicts the outlet steam quality of the secondary reheater, that is, the reheat steam temperature using this model. Therefore, there are two control systems: the main steam temperature system 11111 control system and the reheat steam temperature prediction control system.
There are two models, each predicting a different controlled variable and manipulating a different manipulated variable using a different model. In other words, 41 manpower
It can be considered that two separate IL output systems exist.

しかし、火力ブラン1〜は、1つであり、主蒸気温度系
ど再熱蒸気温度系は相互に干渉する。
However, there is only one thermal power branch 1~, and the reheat steam temperature systems such as the main steam temperature system interfere with each other.

従−)で、+1を入力単出力系が2つ別々に存在してい
るだけでは、制御量の予測性がそれほど向」、シない。
If there are two separate +1 input single output systems, the predictability of the control amount will not be much improved.

(以下余白) 本発明の目的は、プロセスの制御量の予d1す精度が向
」ニするプロセスの予測制御方法およびそのためのシス
テム詮提供することを目的としている。
(The following is a blank space) An object of the present invention is to provide a process predictive control method and a system for the same, which improves the accuracy of predicting the control amount of the process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記[1的を達成するために、本発明の一態様によれば
、プロセスのモデルを内蔵し、このモデルを使用して、
近い未来の制御量を予測し、この予測結果に基づいて操
作量を決定するプロセスの予測制御方法において、その
状態駄が制御量であるサブプロセスおよびこのサブプロ
セスの」1流側にある少なくとも1つのサブプロセスの
モデルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未来の制
御b(を予測することを特徴とするプロセスの予測制御
方法が提供される。
In order to achieve the above [1], according to one aspect of the present invention, a model of the process is included, and using this model,
In a predictive control method for a process that predicts a controlled variable in the near future and determines a manipulated variable based on the predicted result, a subprocess whose state is a controlled variable and at least one on the first stream side of this subprocess A predictive control method for a process is provided, which includes a built-in model of two sub-processes and uses this model to predict control b() in the near future.

また、本発明の他の態様によれば、プロセスのモデルを
内蔵し、このモデルを使用して、近い未来の制御量を予
測し、この予測結果に基づいて操作量を決定するプロセ
スの予測制御方法において、制御量の予測値ど近い未来
の目標値との偏差が決められた値となるように操作量を
決定することを特徴とするプロセスの予測制御方法が提
供される。
Further, according to another aspect of the present invention, predictive control of a process includes a built-in process model, uses this model to predict a control amount in the near future, and determines an operation amount based on the prediction result. A predictive control method for a process is provided, which is characterized in that a manipulated variable is determined such that a deviation from a target value in the near future, such as a predicted value of a controlled variable, is a predetermined value.

また、本発明によれば、制御対象のプロセスに刻する操
作量および制御量からプロセスの近い未来の制御爪を予
測する制御爪予測システムと、プロセスの近い未来の目
標値を予測する「1標値予測システムと、上記予測され
た1」標値と制御爪との偏差に基づいて、上記プロセス
の操作量を決定する操作量決定システムとを備え、上記
制御量予測システムは、その状態量が制御−暇であるサ
ブプロセスおよびこのサブプロセスの上流側にある少な
くとも1つのサブプロセスのモデルを内7成し、このモ
デルを使用して、近い未来の制御量を予測する手段を備
えることを特徴とするプロセスの予測制御システムが提
供される。
Further, according to the present invention, there is provided a control claw prediction system that predicts a control claw in the near future of a process based on an operation amount and a control amount inscribed in a process to be controlled, and a "single standard" that predicts a target value in the near future of a process. a value prediction system; and a manipulated variable determining system that determines the manipulated variable of the process based on the deviation between the predicted 1" target value and the control claw, and the controlled variable predicting system is configured to The control method is characterized by comprising means for forming a model of a sub-process that is idle and at least one sub-process upstream of this sub-process, and using this model to predict a control amount in the near future. A predictive control system for a process is provided.

さらに、本発明によれば、このような予測制御システl
\とその制御対象となる火力発電プラン1−とからなる
火力発電プラントシステムが提供される。
Furthermore, according to the present invention, such a predictive control system l
A thermal power plant system is provided which includes a thermal power generation plan 1- and a thermal power generation plan 1- to be controlled.

この他に、火力発電プラン1〜に対する操作量および制
御用に基づいて、該火力発電プラントの蒸気温度を予測
する蒸気温度予測システムであって、その状態量の少な
くとも1つが蒸気温度であるサブプロセスおよびこのサ
ブプロセスの上流側にある少なくとも1つのサブプロセ
スのモデルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未来
の蒸気温度を予測する手段を備えることを特徴とする蒸
気温度予測システムが提供される。
In addition, there is provided a steam temperature prediction system for predicting steam temperature of a thermal power plant based on manipulated variables and control for thermal power generation plans 1 to 1, wherein at least one of the state variables is a steam temperature. and a steam temperature prediction system comprising a built-in model of at least one sub-process upstream of this sub-process, and means for predicting steam temperature in the near future using this model. Ru.

上記サブプロセスのモデルは1例えば、プランI−内の
熱交換器を模擬するものとすることができる。
The model for the sub-process may be one that simulates, for example, a heat exchanger in Plan I-.

具体的には、例えば、火力発電プラントにおいて、出口
蒸気温度が制御量である熱交換器およびこの熱交換器の
」1流側にある少なくとも1つの熱交換器のモデルを内
蔵し、このモデルを使用して、近い未来の蒸気温度を予
測するようにすることができる。
Specifically, for example, in a thermal power plant, a model of a heat exchanger whose outlet steam temperature is a controlled variable and at least one heat exchanger on the first stream side of this heat exchanger is built-in, and this model is It can be used to predict steam temperatures in the near future.

〔作 用〕[For production]

本発明を例えば、火力発電プラン1へに適用すると、火
力発電プラントにおいて出口蒸気温度が制御量である熱
交換器、および、この熱交換器の上流(1111にある
少なくとも1つの熱交換器のモデルを内蔵し、このモデ
ルを使用して、近い未来の蒸気温度を予測するので、出
口蒸気温度が制御量である熱交換器の入[1蒸気状態の
変動が考慮でき、蒸気温度の予測精度を向上できる。
For example, when the present invention is applied to thermal power generation plan 1, a model of a heat exchanger whose outlet steam temperature is a controlled variable in a thermal power plant, and at least one heat exchanger located upstream of this heat exchanger (1111) is used. This model is used to predict steam temperature in the near future, so fluctuations in the steam state can be taken into account and the accuracy of steam temperature prediction can be improved. You can improve.

また、火力発電プラントにおいて制御量である蒸気温度
の予測モデルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未
来の蒸気温度を予測し、この予測値と近い未来の目標値
との偏差が決められた値例えば零どなるように操作量を
決定するようにすれば、制御パラメータのチューニング
が不要となる。
It also has a built-in predictive model for steam temperature, which is a controlled variable in thermal power plants, and uses this model to predict steam temperature in the near future, and determine the deviation between this predicted value and a target value in the near future. If the manipulated variable is determined so that the value becomes zero, for example, tuning of the control parameters becomes unnecessary.

この場合、予測制御系が複数の制御量および操作量を、
持つ多入力多出力制御系の場合にも、他の制aIIff
lの変動を考慮して操作量の決定ができるので制御量間
の干渉を抑制する非干渉制御が容易に実現できる。
In this case, the predictive control system controls multiple control variables and manipulated variables.
In the case of a multi-input multi-output control system with
Since the manipulated variable can be determined in consideration of the variation in l, non-interference control that suppresses interference between controlled variables can be easily realized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に本発明の一実施例の構成の概要を示す。FIG. 1 shows an outline of the configuration of an embodiment of the present invention.

本実施例は、火力発電プラン1−1の蒸気温度の目標値
の予測値を求める目標値予測システム2、蒸気温度の予
測値髪求める蒸気温度予測システム3、および、目標値
の予測値と蒸気温度の予測値に基づいて操作量を決定す
る操作量決定システム4を有して構成される。以下、本
実施例の詳細について説明する。
This embodiment includes a target value prediction system 2 for calculating a predicted value of a target value of steam temperature in a thermal power generation plan 1-1, a steam temperature prediction system 3 for calculating a predicted value of steam temperature, and a system for calculating a predicted value of a target value and steam temperature. It is configured to include a manipulated variable determination system 4 that determines the manipulated variable based on a predicted value of temperature. The details of this embodiment will be explained below.

先ず、本発明が適用さJしる火力発電プラン1−の一実
施例の概要について説明する。
First, an outline of an embodiment of thermal power generation plan 1- to which the present invention is applied will be explained.

第2図は、石炭焚き火力発電プラン1への例を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of coal-fired thermal power generation plan 1.

押込み通風器101からの空気は、空気予熱器102を
通って予熱され、1次空気ファン1.03によって加速
されて石炭ミル]07内に送風される。一方1石炭バン
カ104内の石炭は、給炭機叶動モータ105により陳
動される給炭機106により、前記石炭ミル107内に
連部される。石炭ミル107によって微粉状となった石
炭は、空気流と共にボイラ122内に送り込まれて、こ
こで燃焼する。
Air from the forced draft fan 101 is preheated through an air preheater 102 and accelerated by a primary air fan 1.03 to blow into the coal mill]07. On the other hand, the coal in one coal bunker 104 is conveyed into the coal mill 107 by a coal feeder 106 driven by a coal feeder driving motor 105 . The coal that has been pulverized by the coal mill 107 is sent into the boiler 122 along with the air flow, where it is combusted.

火炉水冷壁110.1次過熱@ii1を通った水け、水
蒸気となり、スプレ121を通り、2次過熱器108で
更に過熱され、主蒸気配管および主蒸気加減弁]]6を
通って高圧タービン117に入る。
Furnace water-cooled wall 110. Water drains through the primary superheat @ii1, becomes steam, passes through the spray 121, is further superheated in the secondary superheater 108, and passes through the main steam piping and the main steam control valve]]6 to the high-pressure turbine. Enter 117.

高圧タービン117を出た蒸気は、2次再熱器1、09
により、再過熱され、中・低圧タービン118に送られ
る。高圧タービン」17と中・低圧タービン118によ
り発電機119が即動される。
The steam leaving the high pressure turbine 117 is transferred to the secondary reheaters 1 and 09
It is resuperheated and sent to the medium/low pressure turbine 118. A generator 119 is immediately operated by a high-pressure turbine 17 and a medium/low-pressure turbine 118.

中・低圧タービン118を出た蒸気は、復水器120に
より復水され、この復水は、給水ポンプ115により、
再びボイラの火炉水冷壁1.10に送られる。また、復
水は、スプレ制御弁]]3を介してスプレ121に送ら
れる。更に、ボイラ122には内部のガスを循環させる
ガス再循環ファン112が設けられている。
The steam exiting the medium/low pressure turbine 118 is condensed by a condenser 120, and this condensate is fed by a water supply pump 115.
It is sent again to the boiler's furnace water cooling wall 1.10. The condensate is also sent to the spray 121 via the spray control valve]]3. Furthermore, the boiler 122 is provided with a gas recirculation fan 112 that circulates the gas inside.

火力発電プラン1−1の制御量のうち制御が難しい制御
量は、蒸気温度であり、主蒸気温度Tus、1次過熱器
111出口蒸気温度T、、、および再熱蒸気温度TRs
の3つがある。また、これらの蒸気温度の制御のために
、燃料流量Fp、スプレ流量Fspおよび再循環ガス流
量FORの3つの操作量がある。
Among the control variables of thermal power generation plan 1-1, the control variables that are difficult to control are the steam temperature, which includes the main steam temperature Tus, the primary superheater 111 outlet steam temperature T, , and the reheat steam temperature TRs.
There are three. Furthermore, there are three manipulated variables for controlling these steam temperatures: fuel flow rate Fp, spray flow rate Fsp, and recirculation gas flow rate FOR.

吹に、第1図に示す各システムの機能について、その作
動原理と共に説明する。
First, the functions of each system shown in FIG. 1 will be explained along with their operating principles.

目標値予測システム2は、蒸気温度の目標値の近い未来
値を次式により予測する。
The target value prediction system 2 predicts the near future value of the target value of steam temperature using the following equation.

ここで、P□(k、n):現時点kにおいて、主蒸気1
話度ゴljsの目標値r1の11サンプリング先の予測
値 r2(lc、 n)  :’に時点1(において、I吹
過熱器出(]蒸気温度T x s oの目標値r2のn
サンプリング光の予 測値 r、(k、n):Q時点1(において、再熱蒸気温度T
R5の目標値r、の■1 サンプリング先の予測値 rl(k)    :蒸気温度の目標値r、の現時点k
における値(j−1〜3) aI     :蒸気温度の目標値r、の現時点kにお
ける変化率(i−1 〜3) 八T     :サンプリング周期 蒸気温度予測システム3は、蒸気温度系のモデルを使用
して、蒸気温度の近い未来値を予測する。
Here, P□(k, n): At the current moment k, the main steam 1
Predicted value r2 (lc, n) of 11 sampling destinations of the target value r1 of the talk rate go ljs: 'At time 1 (at the time 1), the target value r2 of the steam temperature T x s o
Predicted value r, (k, n) of sampling light: Q time 1 (at reheat steam temperature T
■1 of the target value r of R5 Predicted value rl(k) of the sampling destination: Current k of the target value r of steam temperature
(j-1 to 3) aI: Rate of change of target value r of steam temperature at current time k (i-1 to 3) 8T: Sampling period Steam temperature prediction system 3 uses a steam temperature system model to predict the near future value of steam temperature.

火力発電プラン1−のモデルは、質量保存のYム則およ
びエネルギー保存の法則により導かれる微分方程式によ
り表わすことができる。ところが、圧力系は温度系と比
較して応答が速く、制御性もよく圧力の変動は小さい。
The model of thermal power generation plan 1- can be expressed by a differential equation derived from the Ymu law of conservation of mass and the law of conservation of energy. However, pressure systems have faster response and better controllability than temperature systems, and pressure fluctuations are smaller.

このため、圧力は、予dIす期間中設定値あるいはB1
測値に保持されているものとして扱うことができる。こ
こで、質量保存の法則により導かれる微分方程式は使用
しないで、エネルギー保存の法則により導かれる微分方
程式のみを使用する。
Therefore, the pressure remains at the set value or B1 during the predI period.
It can be treated as being held in the measured value. Here, only differential equations derived from the law of conservation of energy are used, without using differential equations derived from the law of conservation of mass.

第3図は、モデル化範囲の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a modeling range.

ところで、ボイラの熱交換器は、伝熱の形態により大き
く2種類に分けられる。1っは、対流伝熱が主体の熱交
換器であり、第3図に示す1次過熱器111.2次過熱
器108.1次再熱器132および2次再熱器1.09
がこれにあたる。
By the way, heat exchangers for boilers are roughly divided into two types depending on the form of heat transfer. 1 is a heat exchanger mainly based on convection heat transfer, which includes a primary superheater 111, a secondary superheater 108, a primary reheater 132, and a secondary reheater 1.09 shown in FIG.
corresponds to this.

他の1つは、輻射伝熱が主体の熱交換器であり、第3図
に示す火炉氷壁110がこれにあたる。
The other type is a heat exchanger mainly using radiation heat transfer, and the furnace ice wall 110 shown in FIG. 3 corresponds to this.

この2種類の熱交換器は、第4図に示すように、水・蒸
気、メタルおよびガスの部分から成っている。 次に、
各部分のモデル式について説明する。
These two types of heat exchangers consist of water/steam, metal, and gas sections, as shown in FIG. next,
The model formula for each part will be explained.

なより、全体のモデルは、第4図に表す熱交換器(サブ
プロセス)を組合せることにより得られる。
Above all, the entire model can be obtained by combining the heat exchangers (subprocesses) shown in FIG.

(1)水・蒸気部分 水・蒸気部分のモデル式は、次式で!Jえられる。(1) Water/steam part The model formula for the water and steam parts is as follows! I can get it.

−18= Q、、=A、、、 ct、、(o、、−o、)    
(4)ここで、v6 :水・蒸気の容積 γ・ :水・蒸気の比重量 I(、:水・蒸気のエンタルピ H,、:入口の水・蒸気のエンタルピ F、:水・蒸気の流量 Q9.:メタルから水・蒸気への伝熱呈A、:メタルか
ら水・蒸気への伝熱面 積 α4.:メタルから水・蒸気への対流熱伝達率 06 :メタルの温度 O,:水・蒸気の温度 なお、水・蒸気のエンタルピー1.と比重量γ、は、温
度θ、および圧力P、の関数として次式により表わされ
る。
-18=Q,,=A,,,ct,,(o,,-o,)
(4) Here, v6: Volume of water/steam γ・: Specific weight of water/steam I (,: Enthalpy of water/steam H, ,: Enthalpy of water/steam at inlet F,: Flow rate of water/steam Q9.: Heat transfer from metal to water/steam A: Heat transfer area from metal to water/steam α4: Convective heat transfer coefficient from metal to water/steam 06: Temperature of metal O: Water/steam Steam temperature Note that the enthalpy 1 and specific weight γ of water/steam are expressed as functions of temperature θ and pressure P by the following equation.

FI、=f  (L、  P、)     (5)γ、
=f  Co、、p、)     (6)また、温度O
5は、エンタルピー■、と圧力P、の関数として次式で
与えられる。
FI, = f (L, P,) (5) γ,
=f Co,,p,) (6) Also, the temperature O
5 is given by the following equation as a function of enthalpy ■ and pressure P.

o、=f (II、、p、)    (7)(ii)メ
タル部分 メタル部分のモデル式は、次式で表わされる。
o,=f (II,, p,) (7) (ii) Metal part The model formula for the metal part is expressed by the following equation.

Q、、=A、、・α。(0&−0□)(9)(対流伝熱
主体の場合) Qgh=4n+・αmm、(kxOg+ −(]、−に
+) 0y−L、)ここで1M1 :メタルの型皿 C□ :メタルの比熱 Q、:ガスからメタルへの伝熱量 A g 、、:ガスがらメタルへの伝熱面積α、9:ガ
スからメタルへの対流熱1人達率 01 :ガスの温度 1(□、に2:定数 β1.1:ガスからメタルへの輻射熱伝達(iii )
ガス部分 ガス部分のモデル式は、次式で与えられる。
Q,,=A,,・α. (0 & -0□) (9) (In case of convective heat transfer) Qgh=4n+・αmm, (kxOg+ -(], + to -) 0y-L,) where 1M1: Metal mold plate C□: Metal Specific heat Q,: Amount of heat transfer from gas to metal A g, ,: Heat transfer area α from gas to metal, 9: Convection heat from gas to metal 1 Delivery rate 01: Temperature of gas 1 (□, to 2 : Constant β1.1: Radiant heat transfer from gas to metal (iii)
Gas Part The model equation for the gas part is given by the following equation.

ここで、■f :ガスの容積 γ、:ガスの比重量 ■11:ガスのエンタルピ Hl【二人口のガスのエンタルピ Ff :ガスの流量 なお、ガスのエンタルピ11.と比重量γ9は、温度0
1および圧力P5の関数として次式で表わされる。
Here, ■f: Volume of gas γ,: Specific weight of gas ■11: Enthalpy of gas Hl [Enthalpy of gas in two population Ff: Flow rate of gas, enthalpy of gas 11. and specific weight γ9 at temperature 0
1 and pressure P5 as a function of the following equation.

H,=f(13ヨ、P、)       (12)γ、
、−f (0,、P、)       (13)また、
温度011011はエンタルビンT−T、、 TI、、
と圧力P1の関数として次式により求められる。
H,=f(13yo,P,) (12)γ,
, -f (0,,P,) (13) Also,
Temperature 011011 is enthalbin T-T,, TI,,
and pressure P1 as a function of the following equation.

0、=f (I−T、、 P、)       (14
)01、==f(HuIt P、)     (] 5
)さらに、火炉において、入口ガスのエンタルピ■1 
、、は、次式によりJjえられる。
0,=f (IT,, P,) (14
)01,==f(HuIt P,) (] 5
) Furthermore, in the furnace, the enthalpy of the inlet gas ■1
, , can be determined by the following equation.

=21− ■、・F、=H,・F 、 十H、・F、+TI、R・
F−R(1,6)ここで、II:燃料の発熱量 Fr :燃料流量 H,:空気のエンタルピ F、:空気流量 rr、R:再循環ガスのエンタルピ FtR:再循環ガス流量 また、火炉の出口ガス流量171すなわちボイラ・ガス
’tAt 皿F−pは、次式により求められる。
=21-■,・F,=H,・F, 10H,・F,+TI,R・
FR (1, 6) where, II: Calorific value of fuel Fr: Fuel flow rate H,: Enthalpy of air F,: Air flow rate rr, R: Enthalpy of recirculating gas FtR: Recirculating gas flow rate Also, furnace The outlet gas flow rate 171, that is, the boiler gas 'tAt plate F-p, is determined by the following equation.

F−=Fr +FI十F−R(]、7)なお、上記にお
いては、エネルギー保存の法則により導かれる微分方程
式を用いてモデルを作成するようにしたがこ九に質量保
存の法則により導かれる微分方程式を加えてモデルを作
成するようにしてもよい。
F-=Fr +FI0F-R(], 7) In the above, the model was created using a differential equation derived from the law of conservation of energy, but it is also derived from the law of conservation of mass. A model may be created by adding differential equations.

また、モデル化範囲の1例を第3図に示したが、モデル
化範囲を、第5図に示すように拡げてもよい。すなわち
、この第5図の例は、第4図に示すものに、給水過熱器
133および節炭器134を、モデル化範囲に付加しで
ある。
Further, although one example of the modeling range is shown in FIG. 3, the modeling range may be expanded as shown in FIG. 5. That is, in the example shown in FIG. 5, the feed water superheater 133 and the energy saver 134 are added to the modeling range shown in FIG. 4.

また、主蒸気加減弁116および高圧タービン117を
モデル化範囲に加えてもよい。
Furthermore, the main steam control valve 116 and the high-pressure turbine 117 may be added to the modeling range.

操作量決定システム4は、目標値の近い未来の予測値と
蒸気温度の近い未来の予測値に基づいて操作量を決定す
る。次に、これについて説明する。
The manipulated variable determining system 4 determines the manipulated variable based on a predicted value of the target value in the near future and a predicted value of the steam temperature in the near future. Next, this will be explained.

先ず、現時点kにおいて、前回のサンプリング時点(l
c−1)の値に操作量を保持した場合について、蒸気温
度の近い未来の予測値と目標値の近い未来の予測値との
偏差を次式により求め2)。
First, at the current time k, the previous sampling time (l
For the case where the manipulated variable is held at the value of c-1), the deviation between the predicted value of the steam temperature in the near future and the predicted value of the target value in the near future is determined by the following formula 2).

ここで、eta (k、 n)  :現時点kにおいて
前回のサンプリング時点(k−1)の値に 操作量を保持した場合のl」標値 の予測値と蒸気温度の予測値と の偏差(j=1〜3) X(0(k+ n):現時点1(において前回のサンプ
リング時点(k−1)の値に 操作量を保持した場合の蒸気温 度の予測値(i−1〜3) 次に、現時点1(において前回のサンプリング時点(k
−1)の値から各操作量が変動したときの各蒸気温度の
予測値と目標値の予測値との偏差を次式により求める。
Here, eta (k, n): Deviation (j = 1 to 3) , current time 1 (at the previous sampling time (k
-1) When each manipulated variable changes from the value, the deviation between the predicted value of each steam temperature and the predicted value of the target value is determined by the following equation.

ここで、Xlj (k+ n):現時点l(において前
回のサンプリング時点(k−1)の 値から操作量U、のみδuj 変動させたときの蒸気温度 の予測値(1−1〜3゜ j=1〜3) eIj (k、n):現時点kにおいて前回のサンプリ
ング時点(k−1)の 値から操作量U、のみδnj 変化させたときの蒸気温度の 予測 イ直Xlj (k、n)と目1票(直の予測値r・2(
k、n)との偏 差(1−1〜3+J=1〜3) さらに、現時点kにおいて前回のサンプリング時点(k
−1)の値から各操作量が変化したときの各蒸気温度の
予測値と目標値の予測値との偏差に対する影響係数を次
式により求める。
Here, Xlj (k+n): Predicted value of the steam temperature when only the manipulated variable U, δuj, is varied from the value at the previous sampling point (k-1) at the current time l(1-1 to 3゜j= 1 to 3) eIj (k, n): Prediction of the steam temperature when only the manipulated variable U, δnj, is changed from the value at the previous sampling point (k-1) at the current moment k. Eye 1 vote (direct predicted value r・2 (
k, n) (1-1 to 3 + J = 1 to 3) Furthermore, at the current point k, the deviation from the previous sampling point (k
-1) When each manipulated variable changes from the value, the influence coefficient for the deviation between the predicted value of each steam temperature and the predicted value of the target value is determined by the following equation.

値から操作量uJのみが変化 したときの蒸気温度の予測値 と目標値の予測値との偏差 e+ (k、n)に対する影響 係数(i=1〜3.j=I〜 22〜24式により求めた影響係数を用いると、現時点
kにおける前回のサンプリング時点(1(−1)の値か
ら操作量11Jを変化させたときの蒸気温度の予測偏差
の推定値が次式で表わされる。
The influence coefficient (i = 1 to 3. Using the determined influence coefficient, the estimated value of the predicted deviation of the steam temperature when the manipulated variable 11J is changed from the value at the previous sampling point (1(-1)) at the current time k is expressed by the following equation.

ここで、e+ (k+ r+):現時点1(における前
回のサンプリング時点(1(−1) の値から操作量ujを変化さ せたときの蒸気温度狛の予 測部差の推定値(j=1〜 3、j=1〜3) (26)式を用いると、蒸気温度の予測偏差の推定値e
t(1(、n)が決められた値例えば零になる操作量の
変化分Δu、(10が次式により、得られる。
Here, e+ (k+ r+): The estimated value of the difference in the prediction section of the steam temperature when changing the manipulated variable uj from the value of the previous sampling point (1 (-1) at the current time 1 (j = 1 ~ 3, j = 1 to 3) Using equation (26), the estimated value of the predicted deviation of steam temperature e
The amount of change in the manipulated variable Δu, (10) at which t(1(,n) becomes a determined value, for example, zero, is obtained by the following equation.

ここで、 [AI−1,マlへリックス[AIの逆71
〜リックス (27)式で求めた操作量の変化分Δu、(k)を用い
ると、次式により現時点1(における操作量ut (k
)が決定できる。
Here, [AI-1, multi helix [AI inverse 71
~Using the change in the manipulated variable Δu, (k) obtained by the Ricks equation (27), the manipulated variable ut (k
) can be determined.

以一りの各システムは、例えば、第8図に示すようなハ
ードウェアシステムに、」−記演算プログラムを搭載し
て、このプログラムを実行することにより実現される。
Each of the above systems is realized, for example, by installing an arithmetic program in a hardware system as shown in FIG. 8 and executing this program.

第8図に示すシステムは、各種演算等を実行する中央処
理ユニツ1〜(CPU)801と、このCPU801の
実行するプログラムや固定データを記憶する読み出し専
用メモリ(ROM)802と、読み/下記可能メモリ(
RAM)803と、アナログデータをアナロタ/デ、f
ジタル変化して取り込むアナログ人カユニッ1〜(AI
)804と、ディジタル入力データを取り込むディジタ
ル人力ユニツl〜(DI)805と、アナログ信号を出
力するアナログ出力ユニツh(AO)806と、ディジ
タル信号を出力するディジタル出力ユニッI・(T’)
O)807と、通信インタフェース808と、これらを
接続する内部バス809とを備える。なお、通信インタ
フェース808は、通信用バス310と接続される。
The system shown in FIG. 8 includes a central processing unit 1 to (CPU) 801 that executes various calculations, a read-only memory (ROM) 802 that stores programs executed by the CPU 801 and fixed data, and a read/write capable of reading/writing the following. memory(
RAM) 803 and analog data to analog/de, f
Analog people who change and incorporate digital changes 1~ (AI
) 804, digital human power units l to (DI) 805 that take in digital input data, analog output units h (AO) 806 that output analog signals, and digital output units I and (T') that output digital signals.
O) 807, a communication interface 808, and an internal bus 809 connecting these. Note that the communication interface 808 is connected to the communication bus 310.

次に、上記各システムによる操作量の決定の手順につい
て、第6図を参照して説明する。
Next, the procedure for determining the manipulated variable by each of the above systems will be explained with reference to FIG.

まず、現時点1(において、蒸気温度の目標値の近い未
来の予測値を、(1)式によりもとめる(ステップ1)
First, at present point 1, the predicted value of the target value of steam temperature in the near future is determined using equation (1) (Step 1)
.

現時点1(において、前回のサンプリング時点(k −
1,)の値に操作量を保持した場合について、蒸気温度
の近い未来の予測値と、目標値の近い未来の予測値との
偏差を、(18)式により求める(ステップ2)。
At current time 1 (, the previous sampling time (k −
1,), the deviation between the predicted value of the steam temperature in the near future and the predicted value of the target value in the near future is determined using equation (18) (step 2).

現時点1(において、前回のサンプリング時点(k−1
)の値から各操作量が変動したときの各蒸気温度の予測
値と、目標値の予測値との偏差を、(19)、(20)
、(21)により求める(ステップ3)。
At current time 1 (, the previous sampling time (k-1
), the deviation between the predicted value of each steam temperature and the predicted value of the target value when each manipulated variable varies from the value of (19), (20)
, (21) (step 3).

現時点kにおいて、前回のサンプリング時点(k−1,
)の値から各操作量が変化したときの各蒸気温度の予測
値と、目標値の予測値との偏差に対する影響係数を、(
22)、(23)、(24,)式によりもとめる(ステ
ップ4)。
At the current moment k, the previous sampling time (k-1,
), the influence coefficient on the deviation between the predicted value of each steam temperature and the predicted value of the target value when each manipulated variable changes from the value of (
22), (23), and (24,) (Step 4).

求めた影響係数を用いて、現時点kにおいて、前回サン
プリング時点(k −1,)の値から各操作量を変化さ
せたときの蒸気温度の予測偏差の推定値を(25)式に
より求める(ステップ5)。
Using the determined influence coefficient, at the current point k, the estimated value of the predicted deviation of the steam temperature when each manipulated variable is changed from the value at the previous sampling point (k -1,) is determined by equation (25) (step 5).

蒸気温度の予測偏差の推定値が決められた値、例えば、
零になる操作量の変化分を(26)式により求める(ス
テップ6)。
The estimated value of the predicted deviation of steam temperature is a determined value, e.g.
The amount of change in the manipulated variable that becomes zero is determined using equation (26) (step 6).

求めた操作量の変化分を用いて、(27)式により、現
時点kにおける操作量を決定する(ステップ7)。
Using the obtained change in the manipulated variable, the manipulated variable at the current moment k is determined by equation (27) (step 7).

次に、本発明を適用した火力発電プラン1−の制御シス
テムの一実施例について説明する。
Next, an embodiment of a control system for thermal power generation plan 1- to which the present invention is applied will be described.

第9図は、本実施例の火力発電プラント制御システムの
構成の概要を示す。
FIG. 9 shows an overview of the configuration of the thermal power plant control system of this embodiment.

本実施例の火力発電プラント制御システムは、マスタコ
ン1〜ローラ]、 OOと、このマスクコントローラ]
、 OOにより制御されて、より下位の制御要素を制御
するサブループコントローラ410から4.70と、マ
スクコントローラ100に対して、操作量を与える予測
制御用コントローラ200とを備える。
The thermal power plant control system of this embodiment includes a master controller 1 to roller], OO, and this mask controller].
, OO, and includes subloop controllers 410 to 4.70 that control lower control elements, and a predictive control controller 200 that provides an operation amount to the mask controller 100.

−,11− 予測制御用コントローラ200は、上述した目標値予測
システム10、蒸気温度予測システ1130および操作
量決定システb40を備えている。
-, 11- The predictive control controller 200 includes the target value prediction system 10, the steam temperature prediction system 1130, and the manipulated variable determination system b40 described above.

操作量決定システム40からは、操作量として、燃料流
量デマンド修正値(変化分)ΔF、Dと、スプレ流量デ
マンド修正値(変化分)ΔFSPDと、再循環ガス流量
デマンド修正値(変化分)八F abnとが出力され、
マスタコントローラ]00に送られる。
The manipulated variable determination system 40 outputs fuel flow rate demand correction values (changes) ΔF, D, spray flow rate demand correction values (changes) ΔFSPD, and recirculation gas flow rate demand correction values (changes) 8 as manipulated variables. F abn is output,
master controller] 00.

なお、これらの各システムの内容については、既に述べ
たので、説明を繰り返さない。
Note that the contents of each of these systems have already been described, so the description will not be repeated.

サブループコン1−〇−ラ4−1.0は、タービン蒸気
流延制御部411を有し、主蒸気加減弁116を制御す
る。サブループコン1−ローラ420は、給水流量制御
部42]を備え、給水ポンプ」15を制御する。サブル
ープコンI・ローラ430は、燃料流量制御部431を
備え、給炭機106を制御する。サブループコン1〜ロ
ーラ440は、空気流量制御部441を備え、押し込み
ファン101を制御する。サブループコン1−ローラ4
50は、一、jZ− 排ガス流量制御部451を備え、誘引ファン114を制
御する。サブループコントローラ460はスプレ流量制
御部461を備え、スプレ弁113を制御する。サブル
ープコン1ヘローラ470は、再循環ガス流量制御部4
71を価え、ガス再循環ファン112を制御する。
The sub-loop controller 1-0-ra 4-1.0 has a turbine steam flow control section 411 and controls the main steam control valve 116. The sub-loop controller 1-roller 420 includes a water supply flow rate control section 42 and controls the water supply pump 15. The sub-loop controller I roller 430 includes a fuel flow rate control section 431 and controls the coal feeder 106. The subloop controller 1 to the roller 440 include an air flow rate control section 441 and control the forced fan 101. Sub loop controller 1-roller 4
50 includes an exhaust gas flow rate control section 451 and controls the induction fan 114. The subloop controller 460 includes a spray flow rate control section 461 and controls the spray valve 113. The subloop controller 1 roller 470 is the recirculating gas flow rate controller 4
71 and controls the gas recirculation fan 112.

マスクコントローラ100は、実際の主蒸気圧力と設定
値との偏差に対する操作量を出力する主蒸気圧力制御部
151と、実際のガス02と設定値との偏差に対する操
作量を出力するガス02制御部152と、実際の火炉圧
力と設定値との偏差に対する操作量を出力する火炉圧力
制御部153とを、応答時間の比較的速いマス系の制御
手段として有する。なお、これらは、マスタコントロー
ラ10oとは別に設けられてもよい。
The mask controller 100 includes a main steam pressure control section 151 that outputs a manipulated variable for the deviation between the actual main steam pressure and a set value, and a gas 02 control section that outputs a manipulated variable for the deviation between the actual gas 02 and the set value. 152 and a furnace pressure control section 153 that outputs a manipulated variable for the deviation between the actual furnace pressure and a set value, as a mass system control means with a relatively quick response time. Note that these may be provided separately from the master controller 10o.

また、マスタコントローラ100は、図示しない中央給
電所からの負荷指令E L D (EconomicL
oad Dispatching)と、A F C(A
utomatjcFrequency Control
))とを加算したものに−〕いて一定の変化率に制限す
るマスクユニット16]と、上記主蒸気圧力制御部から
の指令により負荷指令−を補正する主蒸気圧力補正部1
62と、上記燃料流量デマンド修正値(変化分)ΔFF
Dにより燃料流量を補正する燃料流量デマンド補正部1
63と、上記ガス02制御部152の指令によりガス0
2を補正するガス02補正部164と、上記火炉圧力制
御部153の出力により火炉圧力をM)正する火炉圧力
補正部165と、スプレ流量デマン1く修正値(変化分
)ΔFspoによりスプレ流量の補正を行なうスプレ流
量デマンド補正部166と、再循環ガス流量デマンド修
正値(変化分)ΔFGRDにより再循環ガス流星の補正
を行なう再循環ガス流量デマンド補正167とを備える
In addition, the master controller 100 receives a load command E L D (Economic L
oad Dispatching) and A F C (A
utomatjcFrequency Control
))) and a mask unit 16 which limits the rate of change to a constant rate of change based on the sum of -], and a main steam pressure correction unit 1 which corrects the load command - based on a command from the main steam pressure control unit.
62 and the above fuel flow rate demand correction value (change amount) ΔFF
Fuel flow rate demand correction unit 1 that corrects the fuel flow rate by D
63, and the gas 0 is
2, a furnace pressure correction section 165 that corrects the furnace pressure based on the output of the furnace pressure control section 153, and a furnace pressure correction section 165 that corrects the furnace pressure based on the output of the furnace pressure control section 153; It includes a spray flow rate demand correction unit 166 that performs correction, and a recirculation gas flow rate demand correction unit 167 that performs correction of recirculation gas meteors using a recirculation gas flow rate demand correction value (variation) ΔFGRD.

なお、この種の火力発電プラントの制御システ11につ
いては、例えば、特願昭57−44.709号の明細書
に開示されている。
The control system 11 for this type of thermal power plant is disclosed, for example, in the specification of Japanese Patent Application No. 57-44.709.

マスクコン1ヘローラ100と、予測制御用コンl−ロ
ーラ200と、通信用バスコントローラ300と、サブ
ループコントローラ410から470とは、通信用バス
310により接続されて、情報の伝送を行なっている。
The mask controller 1 roller 100, the predictive control controller 200, the communication bus controller 300, and the subloop controllers 410 to 470 are connected by a communication bus 310 to transmit information.

また、各種コントローラは、上述した予測制御用コント
ローラ200と同様に、第8図に示すハードウェアシス
テムを用いて構成することができる。
Further, the various controllers can be configured using the hardware system shown in FIG. 8, similar to the predictive control controller 200 described above.

このような構成により、火力発電プラン1−の運転にお
いて、負荷指令に対して、応答の速い圧力、ガス等につ
いては、主蒸気圧力制御部151、ガス02制御部16
4および火炉圧力制御部153により制御し、一方、蒸
気温度等の応答の遅いものについては、予測制御用コン
トローラ200により制御を行なう。
With such a configuration, in the operation of the thermal power generation plan 1-, the main steam pressure control section 151 and the gas 02 control section 16 control pressure, gas, etc. that respond quickly to the load command.
4 and the furnace pressure control unit 153, and on the other hand, things with a slow response such as steam temperature are controlled by the predictive control controller 200.

予測制御用コントローラ200は、」二連したように、
サブプロセスモデルにより、精度のよい予測ができるの
で、予測値の誤差が少なくなり、運転しやすいプラント
が実現できる。
The predictive control controller 200 is configured as follows:
Since the sub-process model allows highly accurate predictions, errors in predicted values are reduced and a plant that is easy to operate can be realized.

以」二に述べた実施例では、最終段のサブプロセスとそ
の上流側の別のサブプロセスのモデルを内蔵し、このモ
デルを使用して、近い未来の制御量を予測するので、制
御量の変動に影響を与えるーに流側のサブプロセスの状
態量の変動が考慮でき、制御量の予測精度が向上できる
In the embodiment described below, a model of the final stage sub-process and another sub-process on the upstream side is built in, and this model is used to predict the controlled variable in the near future. Fluctuations in the state quantities of sub-processes on the downstream side, which affect fluctuations, can be taken into account, improving the accuracy of predicting control variables.

また、以上に述べた実施例では、近い未来の制#量の予
測値と近い未来の目標値との偏差が決められた値、例え
ば、零、となるように操作量を決定する。このため、制
御パラメータのチューニング不要となる。さらに、予測
制御系が複数の制御量および操作量を持つ多入力多出力
制御系の場合には、他の制御量の変動を考慮して、操作
量の決定ができるので、制#量間の干渉を抑制すること
ができ、非干渉制御が容易に実現できる。
Furthermore, in the embodiments described above, the manipulated variable is determined so that the deviation between the predicted value of the control amount in the near future and the target value in the near future becomes a predetermined value, for example, zero. Therefore, tuning of control parameters becomes unnecessary. Furthermore, if the predictive control system is a multi-input, multi-output control system that has multiple controlled variables and manipulated variables, the manipulated variable can be determined by taking into account fluctuations in other controlled variables. Interference can be suppressed and non-interference control can be easily realized.

なお、干渉がそれほど問題にならない場合には、上述し
た制御方法に代えて、他の制御方法を適用することもで
きる。例えば、制御量の予測値と近い未来の目標値との
偏差に、比例・積分演算を施して、操作量を決定する制
御方法を適用することができる。
It should be noted that if interference is not so much of a problem, other control methods may be applied instead of the above-mentioned control method. For example, a control method can be applied in which the manipulated variable is determined by performing proportional/integral calculations on the deviation between the predicted value of the controlled variable and a target value in the near future.

第12図に、その−例を示す。An example is shown in FIG.

同図に示す制御システムは、−上記実施例と同条の目標
値予測システ1120と、蒸気温度予測システム30と
を備え、かつ、火力発電プランj−10に対して、目標
値の予測値と蒸気温度の予測値との偏差に弘づいて比例
・積分演算を行なって、燃料流量F2、スプレ流量Fs
pおよび再循環ガス流量F。Kをそれぞれ操作量として
出力するPTコントローラ5]、52.53を備えて構
成される。
The control system shown in the figure is equipped with a target value prediction system 1120 and a steam temperature prediction system 30 according to the same article as the above-mentioned embodiment, and for thermal power generation plan j-10, a target value prediction system 1120 and a steam temperature prediction system 30 are provided. Based on the deviation from the predicted value of steam temperature, proportional and integral calculations are performed to determine fuel flow rate F2 and spray flow rate Fs.
p and recirculation gas flow rate F. The PT controller 5], 52, and 53 each output K as a manipulated variable.

本実施例によれば、上記した実施例と同様に、予測精度
が向上できると共に、実績のある比例積分演算により操
作量が決定されるため、信頼性が高いシステムの構桑が
可能となる。また、ステップがイランが入力しても、設
定値と制御量の予測値との偏差が、定常状態では零にな
るという利点がある。
According to this embodiment, as in the above-described embodiments, prediction accuracy can be improved, and since the manipulated variable is determined by a proven proportional-integral calculation, it is possible to construct a highly reliable system. Further, even if the step is inputted by Iran, there is an advantage that the deviation between the set value and the predicted value of the controlled variable becomes zero in a steady state.

上記各実施例では、火力発電プラン1〜の例を示したが
、本発明は、これに限定されない。他のプロセスの制御
にも適用することができる。例えば、上流側に少なくと
も1のサブプロセスがあり、その状態量が制5uitで
あるサブプロセスがあるようなプロセスに適用すること
ができる。この場合、上流側にあるサブプロセスは、そ
の状態量が制御量である場合と、そうでない場合とがあ
る。
In each of the above embodiments, examples of thermal power generation plan 1 to 1 are shown, but the present invention is not limited thereto. It can also be applied to control other processes. For example, the present invention can be applied to a process in which there is at least one subprocess on the upstream side, and the subprocess has a state quantity of 5 units. In this case, the state quantity of the upstream subprocess may or may not be a controlled quantity.

また、複数のサブプロセスからなるプロセスが複数独立
に存在する制御モデルを構築することもできる。
Furthermore, it is also possible to construct a control model in which multiple processes each consisting of multiple subprocesses exist independently.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、火力発電プラン
トなどのプロセスの予測制御において、」1流、下流の
形でリンクするサブプロセスのモデルを用いて、近い未
来の制御量を予測することができるので、プロセスのモ
デル現模を拡大できて、予測値の精度を向上することが
できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in predictive control of processes such as thermal power plants, near-future control is performed using models of sub-processes linked in the form of "first stream" and "downstream". Since the amount can be predicted, the model simulation of the process can be expanded and the accuracy of the predicted value can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の構成の概要を示すブロック
図、第2図は本発明が適用される火力発電プラン1−の
−実施例の構成を示すブロック図、第3図は本発明が適
用される火力発電プラントにおけるモデル化範囲の一例
を示す説明図、第4図は本実施例におけるサブプロセス
のモデルを示す説明図、第5図は本発明が適用される火
力発電プラントにおけるモデル化範囲の他の例を示す説
明図、第6図は本実施例を構成する各システムによる操
作量決定の手順について示すフローチャート、第7図は
本発明が適用される火力発電プラン]・の制御システム
のシステム構成の全体を示すブロック図、第8図は各シ
ステムのコン1−ローラのハードウェアのシステム構成
を示すブロック図、第9図は本発明が適用される火力発
電プランi−の制御システムの構成を示すブロック図、
第10図は従来の火力発電プラントの制御システムの構
成を示すブロック図、第11図は二つの予測モデルを持
つ制御システムの構成を示すブロック図、第12図は本
発明の予測制御システムを比例積分制御に適用した場合
の一実施例の構成を示すブロック図である。 10・・火力発電プランh、20・・・目標値予測シス
テム、30・・蒸気温度予測システム、40・・操作量
決定システム、51..52.53・・・P■コン1−
11− ラ、1.08−2次過熱器、109−2次再熱
器、110  火炉水壁、1111次過熱器、]15・
・給水ポンプ、116 ・主蒸気加減jt−5117・
・高圧タービン、118a・中圧タービン、118b・
・・低圧タービン、119・・・発電機、120・・・
復水器、121・・・スプレ。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of thermal power generation plan 1 to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a block diagram of the present invention. An explanatory diagram showing an example of a modeling range in a thermal power plant to which the invention is applied, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a model of a subprocess in this embodiment, and FIG. An explanatory diagram showing another example of the modeling range, Fig. 6 is a flowchart showing the procedure for determining the manipulated variable by each system constituting this embodiment, and Fig. 7 is a thermal power generation plan to which the present invention is applied. FIG. 8 is a block diagram showing the overall system configuration of the control system. FIG. 8 is a block diagram showing the system configuration of the controller 1-roller hardware of each system. FIG. 9 is a block diagram showing the system configuration of the controller 1-roller hardware of each system. A block diagram showing the configuration of the control system,
Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a conventional control system for a thermal power plant, Figure 11 is a block diagram showing the configuration of a control system with two predictive models, and Figure 12 is a block diagram showing the configuration of a control system with two predictive models. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment when applied to integral control. 10...Thermal power generation plan h, 20...Target value prediction system, 30...Steam temperature prediction system, 40...Manipulated amount determination system, 51. .. 52.53...P ■Con 1-
11-A, 1.08-Secondary superheater, 109-Secondary reheater, 110 Furnace water wall, 1111 Primary superheater,] 15.
・Water supply pump, 116 ・Main steam adjustment jt-5117・
・High pressure turbine, 118a・Intermediate pressure turbine, 118b・
...Low pressure turbine, 119... Generator, 120...
Condenser, 121...spray.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、プロセスのモデルを内蔵し、このモデルを使用して
、近い未来の制御量を予測し、この予測結果に基づいて
操作量を決定するプロセスの予測制御方法において、そ
の状態量が制御量であるサブプロセスおよびこのサブプ
ロセスの上流側にある少なくとも1つのサブプロセスの
モデルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未来の制
御量を予測することを特徴とするプロセスの予測制御方
法。 2、プロセスのモデルを内蔵し、このモデルを使用して
、近い未来の制御量を予測し、この予測結果に基づいて
操作量を決定するプロセスの予測制御方法において、制
御量の予測値と近い未来の目標値との偏差が決められた
値となるように操作量を決定することを特徴とするプロ
セスの予測制御方法。 3、請求項1または2において、プロセスを含む予測制
御系が複数個の制御量および操作量を持つ多入力多出力
制御系であることを特徴とするプロセスの予測制御方法
。 4、請求項2または3において、制御量の予測値と近い
未来の目標値との偏差が零となるように操作量を決定す
ることを特徴とするプロセスの予測制御方法。 5、請求項1において、制御量の予測値と近い未来の目
標値との偏差について、比例・積分演算を行なって操作
量を決定することを特徴とするプロセスの予測制御方法
。 6、制御対象のプロセスに対する操作量および制御量か
らプロセスの近い未来の制御量を予測する制御量予測シ
ステムと、プロセスの近い未来の目標値を予測する目標
値予測システムと、上記予測された目標値と制御量との
偏差に基づいて、上記プロセスの操作量を決定する操作
量決定システムとを備え、 上記制御量予測システムは、その状態量が制御量である
サブプロセスおよびこのサブプロセスの上流側にある少
なくとも1つのサブプロセスのモデルを内蔵し、このモ
デルを使用して、近い未来の制御量を予測する手段を備
えることを特徴とするプロセスの予測制御システム。 7、制御対象となる火力発電プラントと、操作量および
制御量から火力発電プラントの近い未来の制御量として
蒸気温度を予測する蒸気温度予測システムと、火力発電
プラントの近い未来の目標値を予測する目標値予測シス
テムと、上記予測された目標値と制御量との偏差に基づ
いて、上記プロセスの操作量を決定する操作量決定シス
テムとを備え、 上記蒸気温度予測システムは、その状態量の少なくとも
1つが蒸気温度であるサブプロセスおよびこのサブプロ
セスの上流側にある少なくとも1つのサブプロセスのモ
デルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未来の蒸気
温度を予測する手段を備えることを特徴とする火力発電
プラントシステム。 8、上記操作量決定システムは、制御量の予測値と近い
未来の目標値との偏差が決められた値となるように操作
量を決定する機能を有する、請求項6記載のプロセスの
予測制御システム、または、請求項7記載の火力発電プ
ラントシステム。 9、上記操作量決定システムは、制御量の予測値と近い
未来の目標値との偏差について、比例・積分演算を行な
って操作量を決定する機能を有する、請求項6記載のプ
ロセスの予測制御システム、または、請求項7記載の火
力発電プラントシステム。 10、火力発電プラントに対する操作量および制御量に
基づいて、該火力発電プラントの蒸気温度を予測する蒸
気温度予測システムであって、その状態量の少なくとも
1つが蒸気温度であるサブプロセスおよびこのサブプロ
セスの上流側にある少なくとも1つのサブプロセスのモ
デルを内蔵し、このモデルを使用して、近い未来の蒸気
温度を予測する手段を備えることを特徴とする蒸気温度
予測システム。 11、上記サブプロセスのモデルが、プラント内の熱交
換器である、請求項7、8もしくは9記載の火力発電プ
ラントシステム、または、請求項10記載の蒸気温度予
測システム。 12、上記サブプロセスのモデルが、プラント内の2次
過熱器と1次過熱器とである、請求項11記載の火力発
電プラントシステムまたは蒸気温度予測システム。 13、上記サブプロセスのモデルが、プラント内の2次
再熱器と1次再熱器とである、請求項11記載の火力発
電プラントシステムまたは蒸気温度予測システム。
[Claims] 1. A process predictive control method that includes a built-in process model, uses this model to predict a control amount in the near future, and determines a manipulated variable based on the prediction result. A process characterized by incorporating a model of a subprocess whose state quantity is a controlled quantity and at least one subprocess upstream of this subprocess, and using this model to predict the controlled quantity in the near future. predictive control method. 2. In a process predictive control method that incorporates a process model, uses this model to predict the control amount in the near future, and determines the manipulated variable based on this prediction result, A predictive control method for a process, characterized in that a manipulated variable is determined so that the deviation from a future target value is a predetermined value. 3. The predictive control method for a process according to claim 1 or 2, wherein the predictive control system including the process is a multi-input multi-output control system having a plurality of control variables and manipulated variables. 4. A process predictive control method according to claim 2 or 3, characterized in that the manipulated variable is determined so that the deviation between the predicted value of the controlled variable and a target value in the near future becomes zero. 5. A predictive control method for a process according to claim 1, characterized in that the manipulated variable is determined by performing proportional and integral calculations on the deviation between the predicted value of the controlled variable and a target value in the near future. 6. A control amount prediction system that predicts a control amount in the near future of a process from an operation amount and a control amount for a process to be controlled, a target value prediction system that predicts a target value in the near future of a process, and the predicted target. and a manipulated variable determination system that determines the manipulated variable of the process based on the deviation between the value and the controlled variable. 1. A predictive control system for a process, comprising a built-in model of at least one subprocess on the side, and means for predicting a control amount in the near future using this model. 7. A thermal power plant to be controlled, a steam temperature prediction system that predicts steam temperature as a controlled variable for the thermal power plant in the near future based on manipulated variables and controlled variables, and predicts target values for the thermal power plant in the near future. The steam temperature prediction system includes a target value prediction system and a manipulated variable determination system that determines the manipulated variable of the process based on the deviation between the predicted target value and the controlled variable. It is characterized by having a built-in model of a sub-process, one of which is steam temperature, and at least one sub-process upstream of this sub-process, and comprising means for predicting steam temperature in the near future using this model. thermal power plant system. 8. The predictive control of the process according to claim 6, wherein the manipulated variable determining system has a function of determining the manipulated variable so that the deviation between the predicted value of the controlled variable and a target value in the near future becomes a predetermined value. system, or the thermal power plant system according to claim 7. 9. The predictive control of the process according to claim 6, wherein the manipulated variable determining system has a function of determining the manipulated variable by performing proportional and integral calculations on the deviation between the predicted value of the controlled variable and a target value in the near future. system, or the thermal power plant system according to claim 7. 10. A steam temperature prediction system for predicting the steam temperature of a thermal power plant based on the manipulated variables and control variables for the thermal power plant, a subprocess in which at least one of the state variables is steam temperature, and this subprocess 1. A steam temperature prediction system comprising: a built-in model of at least one sub-process on the upstream side of the steam temperature prediction system; and means for predicting steam temperature in the near future using this model. 11. The thermal power plant system according to claim 7, 8 or 9, or the steam temperature prediction system according to claim 10, wherein the model of the sub-process is a heat exchanger in the plant. 12. The thermal power plant system or steam temperature prediction system according to claim 11, wherein the model of the sub-process is a secondary superheater and a primary superheater in the plant. 13. The thermal power plant system or steam temperature prediction system according to claim 11, wherein the model of the sub-process is a secondary reheater and a primary reheater in the plant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5621668A (en) * 1993-06-08 1997-04-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Prediction control method and a prediction control device
CN113330373A (en) * 2019-02-05 2021-08-31 欧姆龙株式会社 Control device, model creation method, and control program

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US5621668A (en) * 1993-06-08 1997-04-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Prediction control method and a prediction control device
CN113330373A (en) * 2019-02-05 2021-08-31 欧姆龙株式会社 Control device, model creation method, and control program

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