JP2001282306A - 定水位制御方法 - Google Patents
定水位制御方法Info
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- JP2001282306A JP2001282306A JP2000100041A JP2000100041A JP2001282306A JP 2001282306 A JP2001282306 A JP 2001282306A JP 2000100041 A JP2000100041 A JP 2000100041A JP 2000100041 A JP2000100041 A JP 2000100041A JP 2001282306 A JP2001282306 A JP 2001282306A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水位の変動に応じて良好な制御係数を設定し
てハンチングのない定水位制御するための方法を提供す
ること。 【解決手段】 ＰＩＤ制御の制御係数は、水位の変動
を、不感帯の幅を持たせた水位目標値内で収束せしめる
ように、不感帯の幅を持たせた水位目標値と現状の水位
データとの比較値の変化に応じて可変する。制御係数の
可変は、（１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値
の最初に越えたときから次に越えたときまでの時間の長
短により、（２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標
値と最初に越えたときから所定時間経過しても越えなか
ったときの所定時間後における水位目標値と水位との差
により、（３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値
と最初に越えたときから水位目標値内での極小値又は極
大値までの時間により行う。
てハンチングのない定水位制御するための方法を提供す
ること。 【解決手段】 ＰＩＤ制御の制御係数は、水位の変動
を、不感帯の幅を持たせた水位目標値内で収束せしめる
ように、不感帯の幅を持たせた水位目標値と現状の水位
データとの比較値の変化に応じて可変する。制御係数の
可変は、（１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値
の最初に越えたときから次に越えたときまでの時間の長
短により、（２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標
値と最初に越えたときから所定時間経過しても越えなか
ったときの所定時間後における水位目標値と水位との差
により、（３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値
と最初に越えたときから水位目標値内での極小値又は極
大値までの時間により行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にダムのゲート
の開度を制御して一定水位を保持するために用いられる
定水位制御方法に関するものである。
の開度を制御して一定水位を保持するために用いられる
定水位制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】河川管理の一層の厳正化、水資源の有効
利用等の観点から、ダムのゲート制御方式として、一般
に、定水位制御方法が採用されている。この定水位制御
方法は、水位のレベルに対応した放水量を予め設定して
おき、水位の変化に応じて放水量を演算し、この演算値
に従ってゲートの開度を決定し、この決定によりゲート
の開度を調整して、水を放流するものである。
利用等の観点から、ダムのゲート制御方式として、一般
に、定水位制御方法が採用されている。この定水位制御
方法は、水位のレベルに対応した放水量を予め設定して
おき、水位の変化に応じて放水量を演算し、この演算値
に従ってゲートの開度を決定し、この決定によりゲート
の開度を調整して、水を放流するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ダムのゲート制御は、
一般的な制御系よりも自然現象に起因する外乱が多く、
水運用に特有の制御系の時間遅れ、ゲートの動作回数の
減少を目的とした不感帯等の非線形要素が多いという特
性がある。そのため、現在実施されている定水位制御方
式では、流入量の変化時に、目標水位を維持するために
必要なゲート間隔制御の操作量を決定するための算出式
における係数の設定が困難となっている。
一般的な制御系よりも自然現象に起因する外乱が多く、
水運用に特有の制御系の時間遅れ、ゲートの動作回数の
減少を目的とした不感帯等の非線形要素が多いという特
性がある。そのため、現在実施されている定水位制御方
式では、流入量の変化時に、目標水位を維持するために
必要なゲート間隔制御の操作量を決定するための算出式
における係数の設定が困難となっている。
【０００４】例えば、従来の不感帯を考慮した水位差に
よるＰＩＤ制御において、ゲート制御に使われているＰ
ＩＤ補助制御係数は、一定値である。なお、ＰＩＤ制御
とは、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各動作を
加え合わせた制御で、Ｐ動作は現在の偏差、Ｉ動作は過
去の積分値、Ｄ動作は現在の偏差の微分値にそれぞれ比
例して制御動作を行うもので、Ｄ動作は応答の行き過ぎ
を減少させて応答を早め、Ｉ動作はオフセットを消すこ
とができる。
よるＰＩＤ制御において、ゲート制御に使われているＰ
ＩＤ補助制御係数は、一定値である。なお、ＰＩＤ制御
とは、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各動作を
加え合わせた制御で、Ｐ動作は現在の偏差、Ｉ動作は過
去の積分値、Ｄ動作は現在の偏差の微分値にそれぞれ比
例して制御動作を行うもので、Ｄ動作は応答の行き過ぎ
を減少させて応答を早め、Ｉ動作はオフセットを消すこ
とができる。
【０００５】従来の定水位制御方法は、具体的には、図
６（ｂ）に示すように、貯水池への流入量が比較的少な
い場合において、図６（ａ）に示すように、水位ｈが不
感帯の上限値ｈ０＋Δｈを越えたときに補助制御係数α
をもって制御した結果、水位が点線特性のように依然と
して上昇を続けている場合には、補助制御係数αは、か
なりの不足（ゲート開度が小さい）を意味している。水
位が２点鎖線特性のように一旦下降してもすぐに上昇を
続ける場合には、補助制御係数αは、まだ不足している
ことを意味している。水位が１点鎖線特性のように下限
値ｈ０−Δｈをも下回るほど下降を続ける場合には、補
助制御係数αは、大きすぎる（ゲート開度が大きすぎ
る）ことを意味している。水位が実線特性のように上限
値ｈ０＋Δｈと下限値ｈ０−Δｈの間で上下して収束し
ている場合には、補助制御係数αは、良好な値であるこ
とを意味している。
６（ｂ）に示すように、貯水池への流入量が比較的少な
い場合において、図６（ａ）に示すように、水位ｈが不
感帯の上限値ｈ０＋Δｈを越えたときに補助制御係数α
をもって制御した結果、水位が点線特性のように依然と
して上昇を続けている場合には、補助制御係数αは、か
なりの不足（ゲート開度が小さい）を意味している。水
位が２点鎖線特性のように一旦下降してもすぐに上昇を
続ける場合には、補助制御係数αは、まだ不足している
ことを意味している。水位が１点鎖線特性のように下限
値ｈ０−Δｈをも下回るほど下降を続ける場合には、補
助制御係数αは、大きすぎる（ゲート開度が大きすぎ
る）ことを意味している。水位が実線特性のように上限
値ｈ０＋Δｈと下限値ｈ０−Δｈの間で上下して収束し
ている場合には、補助制御係数αは、良好な値であるこ
とを意味している。
【０００６】ところが、図７（ｂ）に示すような流入量
が多い場合には、図６（ａ）では良好な補助制御係数α
であっても、図７（ａ）に示すように、点線、２点鎖線
の場合は勿論のこと、実線の特性の場合も不足し、ま
た、図６の１点鎖線特性では大きすぎた補助制御係数α
が、図７では良好であったり、小さすぎたりするという
ことがある。このように、補助制御係数αが一定値で
は、流入量の変化に対応した良好な制御ができないこ
と、また、水位がある値を中心にして上昇したり、下降
したりを繰り返す、いわゆるハンチング現象が発生する
などの問題があった。
が多い場合には、図６（ａ）では良好な補助制御係数α
であっても、図７（ａ）に示すように、点線、２点鎖線
の場合は勿論のこと、実線の特性の場合も不足し、ま
た、図６の１点鎖線特性では大きすぎた補助制御係数α
が、図７では良好であったり、小さすぎたりするという
ことがある。このように、補助制御係数αが一定値で
は、流入量の変化に対応した良好な制御ができないこ
と、また、水位がある値を中心にして上昇したり、下降
したりを繰り返す、いわゆるハンチング現象が発生する
などの問題があった。
【０００７】本発明は、水位の変動に応じて良好な補助
制御係数を設定してハンチングのない一定の水位に制御
するための定水位制御方法を提供することを目的とする
ものである。
制御係数を設定してハンチングのない一定の水位に制御
するための定水位制御方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、水位目標値に
不感帯の幅を持たせ、この不感帯の上限値又は下限値を
越えたときＰＩＤ制御によりゲートの開度を制御して定
水位に制御するようにした定水位制御方法において、前
記ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位の変動を、不感帯
の幅を持たせた水位目標値内で収束せしめるように、不
感帯の幅を持たせた水位目標値と現状の水位データとの
比較値の変化に応じて調節するようにしたことを特徴と
する定水位制御方法である。
不感帯の幅を持たせ、この不感帯の上限値又は下限値を
越えたときＰＩＤ制御によりゲートの開度を制御して定
水位に制御するようにした定水位制御方法において、前
記ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位の変動を、不感帯
の幅を持たせた水位目標値内で収束せしめるように、不
感帯の幅を持たせた水位目標値と現状の水位データとの
比較値の変化に応じて調節するようにしたことを特徴と
する定水位制御方法である。
【０００９】ＰＩＤ制御の補助制御係数は、次の（１）
（２）（３）に示す要領で調節する。 （１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
との交差時から下限値との交差時に達するまでの時間又
は下限値との交差時から上限値との交差時に達するまで
の時間が長いときはゲートの開度の変動幅を小さくする
ように調節し、短いときはゲートの開度の変動幅を大き
くするように調節する。 （２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から所定時間後に
上限値又は下限値と交差しない場合には、所定時間後に
おける上限値又は下限値と水位との差に応じて調節す
る。 （３）ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位が不感帯の幅
を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又は下限値
と交差する時から不感帯の幅を持たせた水位目標値内で
の極小値又は極大値までの時間と、極小値又は極大値と
極値の目標値との差とに応じて調節する。
（２）（３）に示す要領で調節する。 （１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
との交差時から下限値との交差時に達するまでの時間又
は下限値との交差時から上限値との交差時に達するまで
の時間が長いときはゲートの開度の変動幅を小さくする
ように調節し、短いときはゲートの開度の変動幅を大き
くするように調節する。 （２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から所定時間後に
上限値又は下限値と交差しない場合には、所定時間後に
おける上限値又は下限値と水位との差に応じて調節す
る。 （３）ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位が不感帯の幅
を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又は下限値
と交差する時から不感帯の幅を持たせた水位目標値内で
の極小値又は極大値までの時間と、極小値又は極大値と
極値の目標値との差とに応じて調節する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１において、１６はダムで、このダム
１６によって堰き止められて所定の水位ｈの貯水池とな
っている。前記ダム１６の放水路１７には、ゲート１５
が開閉自在に設けられている。１０は、ダム１６の目標
水位ｈ０を入力する目標水位の入力端子である。この目
標水位の入力端子１０の目標水位ｈ０と水位計測部１９
からのダムの実際の水位ｈとが比較部１１によって比較
される。この比較部１１は、さらに不感帯として、上限
値ｈ０＋Δｈと下限値ｈ０−Δｈとを設定するための不
感帯設定部１２に接続され、さらにゲート開度制御部１
３、ゲート駆動部１４を介してゲート１５に接続されて
いる。
づき説明する。図１において、１６はダムで、このダム
１６によって堰き止められて所定の水位ｈの貯水池とな
っている。前記ダム１６の放水路１７には、ゲート１５
が開閉自在に設けられている。１０は、ダム１６の目標
水位ｈ０を入力する目標水位の入力端子である。この目
標水位の入力端子１０の目標水位ｈ０と水位計測部１９
からのダムの実際の水位ｈとが比較部１１によって比較
される。この比較部１１は、さらに不感帯として、上限
値ｈ０＋Δｈと下限値ｈ０−Δｈとを設定するための不
感帯設定部１２に接続され、さらにゲート開度制御部１
３、ゲート駆動部１４を介してゲート１５に接続されて
いる。
【００１１】このゲート開度制御部１３は、ゲートの開
度ＧをＰＩＤ制御するためのもので、次式によって設定
される。 Ｇ＝（Ｋ1＋Ｋ2／ｓ＋Ｋ3・ｓ）α ここで、Ｇ：ゲートの開度、Ｋ1：比例制御ゲイン、
Ｋ2：積分制御ゲイン、Ｋ 3：微分制御ゲイン、ｓ：ラプ
ラス変換後の複素数記号、α：補助制御係数である。
度ＧをＰＩＤ制御するためのもので、次式によって設定
される。 Ｇ＝（Ｋ1＋Ｋ2／ｓ＋Ｋ3・ｓ）α ここで、Ｇ：ゲートの開度、Ｋ1：比例制御ゲイン、
Ｋ2：積分制御ゲイン、Ｋ 3：微分制御ゲイン、ｓ：ラプ
ラス変換後の複素数記号、α：補助制御係数である。
【００１２】前記水位計測部１９では、水面が波立つこ
とから移動平均等の手法（時間遅れが生じる）でダムの
水位を推定する。なお、Ｑｉｎは、河川、雨水等による
水の流入量で、Ｑｏｕｔは、ゲート１５の開度Ｇに応じ
た放流量である。目標水位の入力端子１０から目標水位
ｈ０が入力され、不感帯設定部１２では、不感帯の上限
値（ｈ０＋Δｈ）と下限値（ｈ０−Δｈ）が設定され、
ゲート開度制御部１３では、補助制御係数αが設定され
る。
とから移動平均等の手法（時間遅れが生じる）でダムの
水位を推定する。なお、Ｑｉｎは、河川、雨水等による
水の流入量で、Ｑｏｕｔは、ゲート１５の開度Ｇに応じ
た放流量である。目標水位の入力端子１０から目標水位
ｈ０が入力され、不感帯設定部１２では、不感帯の上限
値（ｈ０＋Δｈ）と下限値（ｈ０−Δｈ）が設定され、
ゲート開度制御部１３では、補助制御係数αが設定され
る。
【００１３】以下、本発明の制御方法を図２の波形図及
び図３、図４、図５のフローチャートに基づき説明す
る。 １．メイン処理（図３） （１）スタート後、初期処理をする。 （２）現在の水位ｈが不感帯外にあるかどうかという｜
ｈ−ｈ０｜＞Δｈ？が判断される。ＮＯならＹＥＳにな
るまで待機する。 （３）前記（２）がＹＥＳになったら、ｈ＞ｈ０＋Δｈ
？が判断される。ＹＥＳ（水位上昇）ならＢへ、ＮＯ
（水位低下）ならＣへ移行する。
び図３、図４、図５のフローチャートに基づき説明す
る。 １．メイン処理（図３） （１）スタート後、初期処理をする。 （２）現在の水位ｈが不感帯外にあるかどうかという｜
ｈ−ｈ０｜＞Δｈ？が判断される。ＮＯならＹＥＳにな
るまで待機する。 （３）前記（２）がＹＥＳになったら、ｈ＞ｈ０＋Δｈ
？が判断される。ＹＥＳ（水位上昇）ならＢへ、ＮＯ
（水位低下）ならＣへ移行する。
【００１４】２．水位上昇時の処理（図４） （１）図２のｔ０時に、ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＹＥＳにな
ると、ｔ４、ｔ７、…の通過時以外では、ゲート開度制
御部１３では、補助制御係数αをそのままにしてゲート
１５の開度Ｇを制御する。 （２）ｈ＞ｈ０＋Δｈ？を判断し、ｔ４、ｔ７、…時
（一定時間Ｔ毎）になってもＹＥＳが継続していれば、
その時点で図２の点線特性の状態ｈ１にあるから、ま
だ、補助制御係数αが不足状態にあり、この補助制御係
数αをさらに増加し、ゲート１５の調節量を大きくする
ようなＰＩＤ制御を続行する。このとき、補助制御係数
αの調節量は、水位ｈ１−ｈｒ及び一定時間Ｔの大きさ
に対応して調節する。ｈｒは、予め設定された極小の目
標値であり、このｈｒは、ｈ０とｈ０−Δｈとの間に設
定することが応答性の向上には好適である。しかし、ｈ
０＝ｈｒでもよい。
ると、ｔ４、ｔ７、…の通過時以外では、ゲート開度制
御部１３では、補助制御係数αをそのままにしてゲート
１５の開度Ｇを制御する。 （２）ｈ＞ｈ０＋Δｈ？を判断し、ｔ４、ｔ７、…時
（一定時間Ｔ毎）になってもＹＥＳが継続していれば、
その時点で図２の点線特性の状態ｈ１にあるから、ま
だ、補助制御係数αが不足状態にあり、この補助制御係
数αをさらに増加し、ゲート１５の調節量を大きくする
ようなＰＩＤ制御を続行する。このとき、補助制御係数
αの調節量は、水位ｈ１−ｈｒ及び一定時間Ｔの大きさ
に対応して調節する。ｈｒは、予め設定された極小の目
標値であり、このｈｒは、ｈ０とｈ０−Δｈとの間に設
定することが応答性の向上には好適である。しかし、ｈ
０＝ｈｒでもよい。
【００１５】（３）ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＮＯになった
ら、一定時間ｎ×Ｔ以内か？を判断する。ＮＯなら補助
制御係数の調節なしで図３のＡに戻る。ＹＥＳなら、水
位極小値か？を判断する。 （４）実線又は１点鎖線のように、水位極小値か？がＮ
Ｏで、水位ｈが極小値になる前のｔ５時に不感帯の下限
値ｈ０−Δｈを下回ったものとすると、ｈ＜ｈ０−Δｈ
？がＹＥＳとなるので、補助制御係数αがやや大きすぎ
たことを意味する。従って、ｔ０〜ｔ５までの時間をパ
ラメータとして補助制御係数αをやや小さく調節し、Ａ
に戻る。なお、ｈ＜ｈ０＋Δｈ？がＹＥＳの時間からｈ
＜ｈ０−Δｈ？がＹＥＳの時間まで、実線では、ｔ５−
ｔ２＝Ｔ２で、１点鎖線では、ｔ５−ｔ１＝Ｔ１であっ
て、Ｔ１とＴ２の長さが異なる。このことは、実線又は
１点鎖線は、ｔ０〜ｔ５までの時間が同じでも、水位目
標値の上限値と交差する時からは下限値と交差する時ま
での時間の短いＴ２よりも時間の長いＴ１の方が振幅が
小さいと考えられるので、ｔ０〜ｔ５までの時間で補助
制御係数αを調節するよりも、Ｔ１とＴ２の長さで補助
制御係数αを調節することの方が好ましい。ｈ＜ｈ０−
Δｈ？がＮＯであれば元に戻る。
ら、一定時間ｎ×Ｔ以内か？を判断する。ＮＯなら補助
制御係数の調節なしで図３のＡに戻る。ＹＥＳなら、水
位極小値か？を判断する。 （４）実線又は１点鎖線のように、水位極小値か？がＮ
Ｏで、水位ｈが極小値になる前のｔ５時に不感帯の下限
値ｈ０−Δｈを下回ったものとすると、ｈ＜ｈ０−Δｈ
？がＹＥＳとなるので、補助制御係数αがやや大きすぎ
たことを意味する。従って、ｔ０〜ｔ５までの時間をパ
ラメータとして補助制御係数αをやや小さく調節し、Ａ
に戻る。なお、ｈ＜ｈ０＋Δｈ？がＹＥＳの時間からｈ
＜ｈ０−Δｈ？がＹＥＳの時間まで、実線では、ｔ５−
ｔ２＝Ｔ２で、１点鎖線では、ｔ５−ｔ１＝Ｔ１であっ
て、Ｔ１とＴ２の長さが異なる。このことは、実線又は
１点鎖線は、ｔ０〜ｔ５までの時間が同じでも、水位目
標値の上限値と交差する時からは下限値と交差する時ま
での時間の短いＴ２よりも時間の長いＴ１の方が振幅が
小さいと考えられるので、ｔ０〜ｔ５までの時間で補助
制御係数αを調節するよりも、Ｔ１とＴ２の長さで補助
制御係数αを調節することの方が好ましい。ｈ＜ｈ０−
Δｈ？がＮＯであれば元に戻る。
【００１６】（５）２点鎖線のように、水位目標値の下
限値と交差する前に不感帯の中でｔ６時に極小値に達し
たものとすると、ｈ−ｈｒ＞０？がＹＥＳとなる。 （６）ｈ−ｈｒ＞０？がＹＥＳなら、補助制御係数αを
やや増加させ、ＮＯならやや減少させ、Ａに戻る。
限値と交差する前に不感帯の中でｔ６時に極小値に達し
たものとすると、ｈ−ｈｒ＞０？がＹＥＳとなる。 （６）ｈ−ｈｒ＞０？がＹＥＳなら、補助制御係数αを
やや増加させ、ＮＯならやや減少させ、Ａに戻る。
【００１７】３．水位低下時の処理（図５） （１）ｈ＜ｈ０−Δｈ？を判断し、一定時間Ｔになって
もＹＥＳが継続していれば、まだ、補助制御係数αが小
さすぎるから、一定時間Ｔ毎にこの補助制御係数αをさ
らに増加するように調節する。ｈ＜ｈ０−Δｈ？がＮＯ
になるまで繰り返す。
もＹＥＳが継続していれば、まだ、補助制御係数αが小
さすぎるから、一定時間Ｔ毎にこの補助制御係数αをさ
らに増加するように調節する。ｈ＜ｈ０−Δｈ？がＮＯ
になるまで繰り返す。
【００１８】（２）ｈ＜ｈ０−Δｈ？がＮＯの後、サン
プリング時間Ｔ毎に水位極大値か？を判断する。 （３）極大値になる前に不感帯の上限値ｈ０＋Δｈを越
えたものとすると、ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＹＥＳとなるの
で、補助制御係数αがやや大きいことを意味する。従っ
て、時間をパラメータとして補助制御係数αをやや小さ
く調節する。 （３）ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＮＯならＣに戻る。
プリング時間Ｔ毎に水位極大値か？を判断する。 （３）極大値になる前に不感帯の上限値ｈ０＋Δｈを越
えたものとすると、ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＹＥＳとなるの
で、補助制御係数αがやや大きいことを意味する。従っ
て、時間をパラメータとして補助制御係数αをやや小さ
く調節する。 （３）ｈ＞ｈ０＋Δｈ？がＮＯならＣに戻る。
【００１９】（４）不感帯の中で水位極大値？がＹＥＳ
になると、ｈｓ−ｈ＞０を判断する。ｈｓは、予め設定
された極大の目標値であり、このｈｓは、ｈ０とｈ０＋
Δｈとの間に設定することが応答性の向上には好適であ
る。しかし、ｈ０＝ｈｓでもよい。 （５）ｈ−ｈｓ＞０？がＹＥＳなら、補助制御係数αを
やや減少させ、ＮＯならやや増加させてＡに戻る。この
とき、補助制御係数αは、ｈ−ｈｓの大きさと、極大値
までの時間によって調節される。以下、Ｑｉｎ−Ｑｏｕ
ｔの変動に対応して同様の動作を繰り返して補助制御係
数αが次々と調節される。
になると、ｈｓ−ｈ＞０を判断する。ｈｓは、予め設定
された極大の目標値であり、このｈｓは、ｈ０とｈ０＋
Δｈとの間に設定することが応答性の向上には好適であ
る。しかし、ｈ０＝ｈｓでもよい。 （５）ｈ−ｈｓ＞０？がＹＥＳなら、補助制御係数αを
やや減少させ、ＮＯならやや増加させてＡに戻る。この
とき、補助制御係数αは、ｈ−ｈｓの大きさと、極大値
までの時間によって調節される。以下、Ｑｉｎ−Ｑｏｕ
ｔの変動に対応して同様の動作を繰り返して補助制御係
数αが次々と調節される。
【００２０】前記実施例では、ゲート開度制御部１３
は、ゲートの開度ＧをＰＩＤ制御するためのもので、次
式によって設定されるものとした。 Ｇ＝（Ｋ1＋Ｋ2／ｓ＋Ｋ3・ｓ）α この結果、Ｐ（比例）動作による現在の偏差、Ｉ（積
分）動作による過去の積分値、Ｄ（微分）動作による現
在の偏差の微分値の各動作を加え合わせてそれぞれ比例
して制御動作を行うことにより、Ｄ動作は応答の行き過
ぎを減少させて応答を早め、Ｉ動作はオフセットを消す
ことができるものである。
は、ゲートの開度ＧをＰＩＤ制御するためのもので、次
式によって設定されるものとした。 Ｇ＝（Ｋ1＋Ｋ2／ｓ＋Ｋ3・ｓ）α この結果、Ｐ（比例）動作による現在の偏差、Ｉ（積
分）動作による過去の積分値、Ｄ（微分）動作による現
在の偏差の微分値の各動作を加え合わせてそれぞれ比例
して制御動作を行うことにより、Ｄ動作は応答の行き過
ぎを減少させて応答を早め、Ｉ動作はオフセットを消す
ことができるものである。
【００２１】しかし、 （１）Ｐ（比例）＋Ｉ（積分）＋Ｄ（微分）のすべての
動作を加え合わせた場合に限定されるものではなく、少
なくとも次の動作であってもよい。 （２）Ｐ（比例）の動作だけの場合。 （３）Ｉ（積分）の動作だけの場合。 （４）Ｐ（比例）＋Ｄ（微分）の動作を加え合わせた場
合。 （５）Ｐ（比例）＋Ｉ（積分）の動作を加え合わせた場
合。
動作を加え合わせた場合に限定されるものではなく、少
なくとも次の動作であってもよい。 （２）Ｐ（比例）の動作だけの場合。 （３）Ｉ（積分）の動作だけの場合。 （４）Ｐ（比例）＋Ｄ（微分）の動作を加え合わせた場
合。 （５）Ｐ（比例）＋Ｉ（積分）の動作を加え合わせた場
合。
【００２２】前記実施例では、ＰＩＤ制御の補助制御係
数は、現在の偏差に比例して制御動作を行うＰ動作と、
過去の積分値に比例して制御動作を行うＩ動作と、現在
の偏差の微分値に比例して制御動作を行うＤ動作とでそ
れぞれ統一した値に調節するようにした。しかし、これ
に限られるものではなく、現在の偏差に比例して制御動
作を行うＰ動作と、過去の積分値に比例して制御動作を
行うＩ動作と、現在の偏差の微分値に比例して制御動作
を行うＤ動作とをそれぞれ独立した値に調節するように
してもよい。
数は、現在の偏差に比例して制御動作を行うＰ動作と、
過去の積分値に比例して制御動作を行うＩ動作と、現在
の偏差の微分値に比例して制御動作を行うＤ動作とでそ
れぞれ統一した値に調節するようにした。しかし、これ
に限られるものではなく、現在の偏差に比例して制御動
作を行うＰ動作と、過去の積分値に比例して制御動作を
行うＩ動作と、現在の偏差の微分値に比例して制御動作
を行うＤ動作とをそれぞれ独立した値に調節するように
してもよい。
【００２３】前記実施例では、ＰＩＤ制御の補助制御係
数は、 （１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
との交差時から下限値との交差時に達するまでの時間又
は下限値との交差時から上限値との交差時に達するまで
の時間が長いときはゲートの開度の変動幅を小さくする
ように調節し、短いときはゲートの開度の変動幅を大き
くするように調節するようにした方法。 （２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から所定時間後に
上限値又は下限値と交差しない場合には、所定時間後に
おける上限値又は下限値と水位との差に応じて調節する
ようにした方法。 （３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から不感帯の幅を
持たせた水位目標値内での極小値又は極大値までの時間
と、極小値又は極大値と極値の目標値との差とに応じて
調節するようにした方法。の３つの方法で行うようにし
た。これらの方法は、それぞれ単独で行ってもよいが、
（１）＋（２）の場合、（１）＋（３）の場合、（２）
＋（３）の場合、（１）＋（２）＋（３）の場合のいず
れの場合でもよく、特に複数の組み合わせにより制御の
制度が向上する。
数は、 （１）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
との交差時から下限値との交差時に達するまでの時間又
は下限値との交差時から上限値との交差時に達するまで
の時間が長いときはゲートの開度の変動幅を小さくする
ように調節し、短いときはゲートの開度の変動幅を大き
くするように調節するようにした方法。 （２）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から所定時間後に
上限値又は下限値と交差しない場合には、所定時間後に
おける上限値又は下限値と水位との差に応じて調節する
ようにした方法。 （３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から不感帯の幅を
持たせた水位目標値内での極小値又は極大値までの時間
と、極小値又は極大値と極値の目標値との差とに応じて
調節するようにした方法。の３つの方法で行うようにし
た。これらの方法は、それぞれ単独で行ってもよいが、
（１）＋（２）の場合、（１）＋（３）の場合、（２）
＋（３）の場合、（１）＋（２）＋（３）の場合のいず
れの場合でもよく、特に複数の組み合わせにより制御の
制度が向上する。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、ＰＩＤ制御の補助制御係数
は、水位の変動を、不感帯の幅を持たせた水位目標値内
で収束せしめるように、不感帯の幅を持たせた水位目標
値と現状の水位データとの比較値の変化に応じて調節す
るようにしたので、流入量の変化に対応した良好な制御
ができる。また、水位がある値を中心にして上昇した
り、下降したりを繰り返す、いわゆるハンチング現象を
可能な限り減少させることができる。
は、水位の変動を、不感帯の幅を持たせた水位目標値内
で収束せしめるように、不感帯の幅を持たせた水位目標
値と現状の水位データとの比較値の変化に応じて調節す
るようにしたので、流入量の変化に対応した良好な制御
ができる。また、水位がある値を中心にして上昇した
り、下降したりを繰り返す、いわゆるハンチング現象を
可能な限り減少させることができる。
【００２５】ＰＩＤ（制御は、Ｐ（比例）の動作又はＩ
（積分）の動作だけでなく、Ｄ（微分）の動作を加え合
わせることにより、応答性にすぐれた制御ができる。
（積分）の動作だけでなく、Ｄ（微分）の動作を加え合
わせることにより、応答性にすぐれた制御ができる。
【００２６】ＰＩＤ制御の補助制御係数は、（１）水位
が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値との交差時
から下限値との交差時に達するまでの時間又は下限値と
の交差時から上限値との交差時に達するまでの時間が長
いときはゲートの開度の変動幅を小さくするように調節
し、短いときはゲートの開度の変動幅を大きくするよう
に調節するようにした方法及び（２）水位が不感帯の幅
を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又は下限値
と交差する時から所定時間後に上限値又は下限値と交差
しない場合には、所定時間後における上限値又は下限値
と水位との差に応じて調節するようにした方法に加えて
（３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から不感帯の幅を
持たせた水位目標値内での極小値又は極大値までの時間
と、極小値又は極大値と極値の目標値との差とに応じて
調節するようにした方法をさらに加えることにより、よ
り精度の高い制御ができる。
が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値との交差時
から下限値との交差時に達するまでの時間又は下限値と
の交差時から上限値との交差時に達するまでの時間が長
いときはゲートの開度の変動幅を小さくするように調節
し、短いときはゲートの開度の変動幅を大きくするよう
に調節するようにした方法及び（２）水位が不感帯の幅
を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又は下限値
と交差する時から所定時間後に上限値又は下限値と交差
しない場合には、所定時間後における上限値又は下限値
と水位との差に応じて調節するようにした方法に加えて
（３）水位が不感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値
と交差する時又は下限値と交差する時から不感帯の幅を
持たせた水位目標値内での極小値又は極大値までの時間
と、極小値又は極大値と極値の目標値との差とに応じて
調節するようにした方法をさらに加えることにより、よ
り精度の高い制御ができる。
【図１】本発明による定水位制御方法の一実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明による定水位制御方法による制御波形の
一実施例を示す図である。
一実施例を示す図である。
【図３】本発明による定水位制御方法によるメイン処理
時の動作の一実施例を示すフローチャートである。
時の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図４】本発明による定水位制御方法による水位上昇時
の処理時の動作の一実施例を示すフローチャートであ
る。
の処理時の動作の一実施例を示すフローチャートであ
る。
【図５】本発明による定水位制御方法による水位低下時
の処理時の動作の一実施例を示すフローチャートであ
る。
の処理時の動作の一実施例を示すフローチャートであ
る。
【図６】従来の定水位制御方法による第１例の制御波形
図である。
図である。
【図７】従来の定水位制御方法による第２例の制御波形
図である。
図である。
１０…目標水位の入力端子、１１…比較部、１２…不感
帯設定部、１３…ゲート開度制御部、１４…ゲート駆動
部、１５…ゲート、１６…ダム、１７…放水路、１９…
水位計測部。
帯設定部、１３…ゲート開度制御部、１４…ゲート駆動
部、１５…ゲート、１６…ダム、１７…放水路、１９…
水位計測部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薄井 和久 東京都港区南麻布２丁目11番10号 日本工 営株式会社麻布オフィス内 (72)発明者 山田 憲治 東京都千代田区麹町５丁目４番地 日本工 営株式会社内 Ｆターム(参考） 2D019 AA47 5H004 GA06 GB08 HA05 HB05 KA45 KB02 KB04 KB06 KC39 KC48 KC53 KC54 LB05 LB06 LB07 5H309 AA06 BB03 CC09 DD27 EE05 FF09 GG03 HH08 HH25 JJ06 9A001 GG01 LL09
Claims (11)
- 【請求項１】 水位目標値に不感帯の幅を持たせ、この
不感帯の上限値又は下限値を越えたときＰＩＤ制御によ
りゲートの開度を制御して定水位に制御するようにした
定水位制御方法において、前記ＰＩＤ制御の補助制御係
数は、水位の変動を、不感帯の幅を持たせた水位目標値
内で収束せしめるように、不感帯の幅を持たせた水位目
標値と現状の水位データとの比較値の変化に応じて調節
するようにしたことを特徴とする定水位制御方法。 - 【請求項２】 ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位が不
感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値との交差時から
下限値との交差時に達するまでの時間又は下限値との交
差時から上限値との交差時に達するまでの時間が長いと
きはゲートの開度の変動幅を小さくするように調節し、
短いときはゲートの開度の変動幅を大きくするように調
節するようにしたことを特徴とする請求項１記載の定水
位制御方法。 - 【請求項３】 ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位が不
感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又
は下限値と交差する時から所定時間後に上限値又は下限
値と交差しない場合には、所定時間後における上限値又
は下限値と水位との差に応じて調節するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の定水位制御方法。 - 【請求項４】 ＰＩＤ制御の補助制御係数は、水位が不
感帯の幅を持たせた水位目標値の上限値と交差する時又
は下限値と交差する時から不感帯の幅を持たせた水位目
標値内での極小値又は極大値までの時間と、極小値又は
極大値と極値の目標値との差とに応じて調節するように
したことを特徴とする請求項１記載の定水位制御方法。 - 【請求項５】 ＰＩＤ制御の補助制御係数は、現在の偏
差に比例して制御動作を行うＰ動作と、過去の積分値に
比例して制御動作を行うＩ動作と、現在の偏差の微分値
に比例して制御動作を行うＤ動作とでそれぞれ統一した
値に調節することを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載の定水位制御方法。 - 【請求項６】 ＰＩＤ制御の補助制御係数は、現在の偏
差に比例して制御動作を行うＰ動作と、過去の積分値に
比例して制御動作を行うＩ動作と、現在の偏差の微分値
に比例して制御動作を行うＤ動作とをそれぞれ独立した
値に調節することを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載の定水位制御方法。 - 【請求項７】 ＰＩＤ制御は、現在の偏差に比例して制
御動作を行うＰ動作のみからなることを特徴とする請求
項１、２、３又は４記載の定水位制御方法。 - 【請求項８】 ＰＩＤ制御は、過去の積分値に比例して
制御動作を行うＩ動作のみからなることを特徴とする請
求項１、２、３又は４記載の定水位制御方法。 - 【請求項９】 ＰＩＤ制御は、現在の偏差に比例して制
御動作を行うＰ動作と、現在の偏差の微分値に比例して
制御動作を行うＤ動作とからなることを特徴とする請求
項１、２、３又は４記載の定水位制御方法。 - 【請求項１０】 ＰＩＤ制御は、現在の偏差に比例して
制御動作を行うＰ動作と、過去の積分値に比例して制御
動作を行うＩ動作とからなることを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の定水位制御方法。 - 【請求項１１】 ＰＩＤ制御は、現在の偏差に比例して
制御動作を行うＰ動作と、過去の積分値に比例して制御
動作を行うＩ動作と、現在の偏差の微分値に比例して制
御動作を行うＤ動作とからなることを特徴とする請求項
１、２、３又は４、５又は６記載の定水位制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100041A JP2001282306A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 定水位制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100041A JP2001282306A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 定水位制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001282306A true JP2001282306A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18614304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000100041A Pending JP2001282306A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 定水位制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001282306A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007327303A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Water Resources Environment Technology Center | 貯水池の定水位制御方法 |
| CN101935996A (zh) * | 2010-09-08 | 2011-01-05 | 中国水利水电科学研究院 | 一种多渠段水位自动控制方法及装置 |
| JP2011175442A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 関心度処理装置、関心度処理方法、および、関心度処理プログラム |
| JP2016075039A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 株式会社シーテック | 貯水施設における放流手段から河川への放流量の調節方法 |
| CN106513244A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-22 | 北京首钢股份有限公司 | 一种硅钢氧化镁涂层的压力控制方法及装置 |
| JP6281884B1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-02-21 | 株式会社レゾネスト | 機械制御装置、機械制御プログラムおよび機械制御方法 |
| JP2018073435A (ja) * | 2018-01-16 | 2018-05-10 | 株式会社レゾネスト | 機械制御装置、機械制御プログラムおよび機械制御方法 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000100041A patent/JP2001282306A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007327303A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Water Resources Environment Technology Center | 貯水池の定水位制御方法 |
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| JP2011175442A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 関心度処理装置、関心度処理方法、および、関心度処理プログラム |
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| JP2016075039A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 株式会社シーテック | 貯水施設における放流手段から河川への放流量の調節方法 |
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| WO2018079698A1 (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 株式会社レゾネスト | 機械制御装置、機械制御プログラムおよび機械制御方法 |
| JP2018073098A (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 株式会社レゾネスト | 機械制御装置、機械制御プログラムおよび機械制御方法 |
| US11092936B2 (en) | 2016-10-28 | 2021-08-17 | Resonest Corporation | Machine control device, machine control program, and machine control method |
| CN106513244A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-22 | 北京首钢股份有限公司 | 一种硅钢氧化镁涂层的压力控制方法及装置 |
| JP2018073435A (ja) * | 2018-01-16 | 2018-05-10 | 株式会社レゾネスト | 機械制御装置、機械制御プログラムおよび機械制御方法 |
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