JP2003336887A - 空調制御方法および空調制御装置 - Google Patents
空調制御方法および空調制御装置Info
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- JP2003336887A JP2003336887A JP2002147442A JP2002147442A JP2003336887A JP 2003336887 A JP2003336887 A JP 2003336887A JP 2002147442 A JP2002147442 A JP 2002147442A JP 2002147442 A JP2002147442 A JP 2002147442A JP 2003336887 A JP2003336887 A JP 2003336887A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加湿器の気化冷却効果による急激な外乱変化
に即応し、安定した給気温度制御を提供できるようにす
る。 【解決手段】 加湿器１−３の起動によって発生する気
化冷却効果による給気温度の低下を相殺する相殺操作量
を予測するＦＦモデル（予測モデル）８−４を設ける。
このＦＦモデル８−４からの相殺操作量を加算器８−５
に与え、ＰＩＤ演算部８−２からの操作量にＦＦモデル
８−４からの相殺操作量を加えて、熱交換器１−５への
操作量とする。
に即応し、安定した給気温度制御を提供できるようにす
る。 【解決手段】 加湿器１−３の起動によって発生する気
化冷却効果による給気温度の低下を相殺する相殺操作量
を予測するＦＦモデル（予測モデル）８−４を設ける。
このＦＦモデル８−４からの相殺操作量を加算器８−５
に与え、ＰＩＤ演算部８−２からの操作量にＦＦモデル
８−４からの相殺操作量を加えて、熱交換器１−５への
操作量とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、室内への給気の
温度および湿度を制御する空調制御方法および空調制御
装置に関するものである。
温度および湿度を制御する空調制御方法および空調制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】室内への給気の温度および湿度を制御す
る空調制御装置の概略を図４に示す。同図において、１
は空調機、２は空調機１からの給気の供給を受ける被制
御室（室内）、３はコントローラ、４は被制御室２への
給気の温度を検出する給気温度センサ、５は被制御室２
からの還気の湿度を検出する還気湿度センサ、６は冷水
弁、７は温水弁である。
る空調制御装置の概略を図４に示す。同図において、１
は空調機、２は空調機１からの給気の供給を受ける被制
御室（室内）、３はコントローラ、４は被制御室２への
給気の温度を検出する給気温度センサ、５は被制御室２
からの還気の湿度を検出する還気湿度センサ、６は冷水
弁、７は温水弁である。
【０００３】空調機１は、冷却用熱交換器（冷却コイ
ル）１−１と、加熱用熱交換器（加熱コイル）１−２
と、加湿器１−３と、送風機１−４とを有している。冷
水弁６は冷却コイル１−１への冷水の供給通路に設けら
れている。温水弁７は加熱コイル１−２への温水の供給
通路に設けられている。以下では、冷却コイル１−１と
加熱コイル１−２を総称して熱交換器１−５とする。
ル）１−１と、加熱用熱交換器（加熱コイル）１−２
と、加湿器１−３と、送風機１−４とを有している。冷
水弁６は冷却コイル１−１への冷水の供給通路に設けら
れている。温水弁７は加熱コイル１−２への温水の供給
通路に設けられている。以下では、冷却コイル１−１と
加熱コイル１−２を総称して熱交換器１−５とする。
【０００４】加湿器には、蒸気式，気化式，超音波式な
ど、色々な種類がある。中でも気化式の加湿器はもっと
もよく利用されている。この例において、加湿器１−３
は、気化式の加湿器が用いられているものとする。気化
式の加湿器は、水分を気化させることによって、通過空
気に含まれる水分量を増加させる。このときの空気の状
態変化は断熱（等エンタルピ）変化になる。したがっ
て、蒸発した水分量に応じて、通過空気の温度は低下す
る。また、気化式の加湿器は、ＯＮ／ＯＦＦ（起動／停
止）で制御される。
ど、色々な種類がある。中でも気化式の加湿器はもっと
もよく利用されている。この例において、加湿器１−３
は、気化式の加湿器が用いられているものとする。気化
式の加湿器は、水分を気化させることによって、通過空
気に含まれる水分量を増加させる。このときの空気の状
態変化は断熱（等エンタルピ）変化になる。したがっ
て、蒸発した水分量に応じて、通過空気の温度は低下す
る。また、気化式の加湿器は、ＯＮ／ＯＦＦ（起動／停
止）で制御される。
【０００５】この空調制御装置において、コントローラ
３には、給気温度の目標値ｔｓｐと還気湿度の目標値Ｒ
Ｈｓｐとが設定される。コントローラ３は、給気温度セ
ンサ４からの給気温度の計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐと
が一致するように、熱交換器１−５への冷温水の量（バ
ルブ開度）制御する。すなわち、ｔｐｖとｔｓｐとが一
致するように、被制御室２への給気温度（ｔｐｖ）をフ
ィードバック制御する。また、還気湿度センサ５からの
還気湿度の計測値ＲＨｐｖと目標値ＲＨｓｐとを比較
し、ＲＨｐｖがＲＨｓｐを下回ると、加湿器１−３を起
動する。すなわち、加湿器１−３をＯＮとし、ＲＨｐｖ
がＲＨｓｐを下回らないように給気に含まれる水分量
（湿度）を制御する。
３には、給気温度の目標値ｔｓｐと還気湿度の目標値Ｒ
Ｈｓｐとが設定される。コントローラ３は、給気温度セ
ンサ４からの給気温度の計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐと
が一致するように、熱交換器１−５への冷温水の量（バ
ルブ開度）制御する。すなわち、ｔｐｖとｔｓｐとが一
致するように、被制御室２への給気温度（ｔｐｖ）をフ
ィードバック制御する。また、還気湿度センサ５からの
還気湿度の計測値ＲＨｐｖと目標値ＲＨｓｐとを比較
し、ＲＨｐｖがＲＨｓｐを下回ると、加湿器１−３を起
動する。すなわち、加湿器１−３をＯＮとし、ＲＨｐｖ
がＲＨｓｐを下回らないように給気に含まれる水分量
（湿度）を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】加湿器１−３が起動さ
れると、直ぐに加湿器への給水が始まり、水分が気化さ
れ、通過空気に含まれる水分量が増加する。これによ
り、通過空気の温度が下がり、被制御室２への給気温度
が急激に低下する。この通過空気に含まれる水分量の増
加による通過空気の温度低下を気化冷却効果と呼ぶ。こ
の加湿器１−３の気化冷却効果は給気温度の制御に対し
て外乱として働く。
れると、直ぐに加湿器への給水が始まり、水分が気化さ
れ、通過空気に含まれる水分量が増加する。これによ
り、通過空気の温度が下がり、被制御室２への給気温度
が急激に低下する。この通過空気に含まれる水分量の増
加による通過空気の温度低下を気化冷却効果と呼ぶ。こ
の加湿器１−３の気化冷却効果は給気温度の制御に対し
て外乱として働く。
【０００７】図５に加湿器１−３をＯＮ／ＯＦＦした場
合の加湿器１−３への空気の入口温度および加湿器１−
３からの空気の出口温度の変化（ステップ応答）を示
す。同図において、Ｉは加湿器１−３のＯＮ／ＯＦＦを
示し、IIは加湿器１−３への空気の入口温度、III は加
湿器１−３からの空気の出口温度を示している。この応
答結果からも分かるように、Ｔ１〜Ｔ２の期間、加湿器
１−３が起動されると、その気化冷却効果によって加湿
器１−３からの空気の出口温度が急激に下がる。すなわ
ち、加湿器１−３の気化冷却効果が給気温度の制御に対
して外乱として働くことが分かる。
合の加湿器１−３への空気の入口温度および加湿器１−
３からの空気の出口温度の変化（ステップ応答）を示
す。同図において、Ｉは加湿器１−３のＯＮ／ＯＦＦを
示し、IIは加湿器１−３への空気の入口温度、III は加
湿器１−３からの空気の出口温度を示している。この応
答結果からも分かるように、Ｔ１〜Ｔ２の期間、加湿器
１−３が起動されると、その気化冷却効果によって加湿
器１−３からの空気の出口温度が急激に下がる。すなわ
ち、加湿器１−３の気化冷却効果が給気温度の制御に対
して外乱として働くことが分かる。
【０００８】図６に図４に示した空調制御装置の制御ブ
ロック図を示す。同図において、８は給気温度制御ブロ
ックであり、９は湿度制御ブロックである。給気温度制
御ブロック８では、給気温度の計測値ｔｐｖを誤差演算
部８−１にフィードバックして給気温度の目標値ｔｓｐ
との差を求め、この計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差
をＰＩＤ演算部８−２へ与えて熱交換器１−５への操作
量（バルブ開度）を求め、この操作量によって空調プロ
セス８−３の出力値である給気温度（制御量）を制御す
る。
ロック図を示す。同図において、８は給気温度制御ブロ
ックであり、９は湿度制御ブロックである。給気温度制
御ブロック８では、給気温度の計測値ｔｐｖを誤差演算
部８−１にフィードバックして給気温度の目標値ｔｓｐ
との差を求め、この計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差
をＰＩＤ演算部８−２へ与えて熱交換器１−５への操作
量（バルブ開度）を求め、この操作量によって空調プロ
セス８−３の出力値である給気温度（制御量）を制御す
る。
【０００９】湿度制御ブロック９では、還気湿度の計測
値ＲＨｐｖを誤差演算部９−１にフィードバックして還
気湿度の目標値ＲＨｓｐとの差を求め、この計測値ＲＨ
ｐｖと目標値ＲＨｓｐとの差をＯＮ／ＯＦＦ制御部９−
２へ与える。ＯＮ／ＯＦＦ制御部９−２は、少なくとも
計測値ＲＨｐｖが目標値ＲＨｓｐを下回っている間、加
湿器１−３へＯＮ指令を与え、目標値ＲＨｓｐを超える
とＯＮ指令をＯＦＦにする。このＯＮ／ＯＦＦ指令によ
って空調プロセス９−３の出力値である湿度（制御量）
を制御する。
値ＲＨｐｖを誤差演算部９−１にフィードバックして還
気湿度の目標値ＲＨｓｐとの差を求め、この計測値ＲＨ
ｐｖと目標値ＲＨｓｐとの差をＯＮ／ＯＦＦ制御部９−
２へ与える。ＯＮ／ＯＦＦ制御部９−２は、少なくとも
計測値ＲＨｐｖが目標値ＲＨｓｐを下回っている間、加
湿器１−３へＯＮ指令を与え、目標値ＲＨｓｐを超える
とＯＮ指令をＯＦＦにする。このＯＮ／ＯＦＦ指令によ
って空調プロセス９−３の出力値である湿度（制御量）
を制御する。
【００１０】給気温度制御ブロック８における給気温度
のフィードバック制御では、給気温度（制御量）が変化
して（計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差が生じて）初
めて、その影響が操作量（バルブ開度）に反映される。
また、空調制御においては、操作量の変化が制御量の変
化として反映されるまでの時間遅れも無視できない。し
たがって、加湿器１−３の気化冷却効果による急激な外
乱変化に対しては、即応することができない。
のフィードバック制御では、給気温度（制御量）が変化
して（計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差が生じて）初
めて、その影響が操作量（バルブ開度）に反映される。
また、空調制御においては、操作量の変化が制御量の変
化として反映されるまでの時間遅れも無視できない。し
たがって、加湿器１−３の気化冷却効果による急激な外
乱変化に対しては、即応することができない。
【００１１】なお、ＰＩＤ演算部８−２におけるパラメ
ータを調整することにより、フィードバック制御の感度
を高めて応答時間を短くすることも考えられるが、オー
バシュートや操作端のハンチングなどが生じる虞れがあ
り、得策ではない。
ータを調整することにより、フィードバック制御の感度
を高めて応答時間を短くすることも考えられるが、オー
バシュートや操作端のハンチングなどが生じる虞れがあ
り、得策ではない。
【００１２】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、加湿器の気
化冷却効果による急激な外乱変化に即応し、安定した給
気温度制御を提供することのできる空調制御方法および
空調制御装置を提供することにある。
なされたもので、その目的とするところは、加湿器の気
化冷却効果による急激な外乱変化に即応し、安定した給
気温度制御を提供することのできる空調制御方法および
空調制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、給気温度の計測値と目標値との差に
応じた操作量を求め、この操作量に基づいて給気温度の
計測値と目標値とが一致するように室内への給気温度を
制御する一方、室内への給気に含まれる水分量を増加さ
せる加湿器が起動された場合、この加湿器の起動によっ
て発生する気化冷却効果による給気温度の低下を相殺す
る相殺操作量を予測し、この相殺操作量を給気温度の計
測値と目標値との差に応じた操作量に加えるようにした
ものである。
るために本発明は、給気温度の計測値と目標値との差に
応じた操作量を求め、この操作量に基づいて給気温度の
計測値と目標値とが一致するように室内への給気温度を
制御する一方、室内への給気に含まれる水分量を増加さ
せる加湿器が起動された場合、この加湿器の起動によっ
て発生する気化冷却効果による給気温度の低下を相殺す
る相殺操作量を予測し、この相殺操作量を給気温度の計
測値と目標値との差に応じた操作量に加えるようにした
ものである。
【００１４】この発明によれば、加湿器が起動される
と、この加湿器の起動によって発生する気化冷却効果に
よる給気温度の低下を相殺する相殺操作量が予測され、
この相殺操作量が給気温度の計測値と目標値との差に応
じた操作量に加えられる。これにより、加湿器の気化冷
却効果による外乱が、系に影響を及ぼす前に先回りして
打ち消される。すなわち、本発明では、加湿器が起動さ
れると、給気温度の計測値と目標値とを一致させるフィ
ードバック制御に加え、給気温度の計測値と目標値との
差に応じた操作量に相殺操作量を加えてのフィードフォ
ワード制御が行われ、フィードバック制御によって給気
温度の定値制御が実施される一方、フィードフォワード
制御によって加湿器の気化冷却効果による給気温度の低
下を相殺する外乱抑制が実施される。
と、この加湿器の起動によって発生する気化冷却効果に
よる給気温度の低下を相殺する相殺操作量が予測され、
この相殺操作量が給気温度の計測値と目標値との差に応
じた操作量に加えられる。これにより、加湿器の気化冷
却効果による外乱が、系に影響を及ぼす前に先回りして
打ち消される。すなわち、本発明では、加湿器が起動さ
れると、給気温度の計測値と目標値とを一致させるフィ
ードバック制御に加え、給気温度の計測値と目標値との
差に応じた操作量に相殺操作量を加えてのフィードフォ
ワード制御が行われ、フィードバック制御によって給気
温度の定値制御が実施される一方、フィードフォワード
制御によって加湿器の気化冷却効果による給気温度の低
下を相殺する外乱抑制が実施される。
【００１５】なお、相殺操作量は、加湿器の起動によっ
て発生する気化冷却効果を表す伝達関数をＧ（ｓ）、給
気温度の計測値と目標値との差に応じた操作量と給気温
度との関係を表す伝達関数をＰ（ｓ）としたとき、Ｆ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定された伝達関数
Ｆ（ｓ）を有する予測モデルにより求める。
て発生する気化冷却効果を表す伝達関数をＧ（ｓ）、給
気温度の計測値と目標値との差に応じた操作量と給気温
度との関係を表す伝達関数をＰ（ｓ）としたとき、Ｆ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定された伝達関数
Ｆ（ｓ）を有する予測モデルにより求める。
【００１６】給気温度制御の場合、Ｐ（ｓ）とＧ（ｓ）
は設備仕様（コイル冷暖能力、加湿量、給水量）などか
ら推定できる。もし、相殺操作量による給気温度の変化
（Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ））と気化冷却効果とが操作できれ
ば、すなわちＦ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）＝０が成り
立てば、給気温度への外乱の影響はゼロになる。したが
って、Ｐ（ｓ）とＧ（ｓ）とを求め、Ｆ（ｓ）をＦ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定した予測モデル
により相殺操作量を求めれば、この相殺操作量を給気温
度の計測値と目標値との差に応じた操作量に加えること
によって、加湿器の気化冷却効果によって生じるであろ
う給気温度の低下が抑制される。
は設備仕様（コイル冷暖能力、加湿量、給水量）などか
ら推定できる。もし、相殺操作量による給気温度の変化
（Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ））と気化冷却効果とが操作できれ
ば、すなわちＦ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）＝０が成り
立てば、給気温度への外乱の影響はゼロになる。したが
って、Ｐ（ｓ）とＧ（ｓ）とを求め、Ｆ（ｓ）をＦ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定した予測モデル
により相殺操作量を求めれば、この相殺操作量を給気温
度の計測値と目標値との差に応じた操作量に加えること
によって、加湿器の気化冷却効果によって生じるであろ
う給気温度の低下が抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す空
調制御装置の制御ブロック図であり、その特徴的な部分
として給気温度制御ブロックを抽出して示している。な
お、同図において、図６と同一符号は同一或いは同等構
成要素を示す。
細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す空
調制御装置の制御ブロック図であり、その特徴的な部分
として給気温度制御ブロックを抽出して示している。な
お、同図において、図６と同一符号は同一或いは同等構
成要素を示す。
【００１８】この給気温度制御ブロック８’では、気化
式の加湿器１−３の起動によって発生する気化冷却効果
による給気温度の低下を相殺する相殺操作量を予測する
ＦＦモデル（予測モデル）８−４を設け、このＦＦモデ
ル８−４からの相殺操作量を加算器８−５に与え、ＰＩ
Ｄ演算部８−２からの操作量にＦＦモデル８−４からの
相殺操作量を加えて、熱交換器１−５への操作量（バル
ブ開度）としている。
式の加湿器１−３の起動によって発生する気化冷却効果
による給気温度の低下を相殺する相殺操作量を予測する
ＦＦモデル（予測モデル）８−４を設け、このＦＦモデ
ル８−４からの相殺操作量を加算器８−５に与え、ＰＩ
Ｄ演算部８−２からの操作量にＦＦモデル８−４からの
相殺操作量を加えて、熱交換器１−５への操作量（バル
ブ開度）としている。
【００１９】なお、図１において、８−６は加湿器１−
３の起動によって発生する気化冷却効果が給気温度（制
御量）に与える外乱を示す外乱モデルである。また、Ｆ
（ｓ）はＦＦモデル８−４における伝達関数、Ｇ（ｓ）
は外乱モデル８−６における伝達関数、Ｐ（ｓ）は空調
プロセス８−３における伝達関数である。Ｇ（ｓ）は加
湿器１−３の起動によって発生する気化冷却効果を表
し、Ｐ（ｓ）は空調プロセス８−３における操作量と給
気温度との関係を表す。
３の起動によって発生する気化冷却効果が給気温度（制
御量）に与える外乱を示す外乱モデルである。また、Ｆ
（ｓ）はＦＦモデル８−４における伝達関数、Ｇ（ｓ）
は外乱モデル８−６における伝達関数、Ｐ（ｓ）は空調
プロセス８−３における伝達関数である。Ｇ（ｓ）は加
湿器１−３の起動によって発生する気化冷却効果を表
し、Ｐ（ｓ）は空調プロセス８−３における操作量と給
気温度との関係を表す。
【００２０】〔予測モデルへの伝達関数Ｆ（ｓ）の設
定〕図２に図１の等価ブロック図を示す。図１のＦＦモ
デル８−４と外乱モデル８−６とは、その伝達関数を
「Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）」とするモデル８−７
に置き換えることができる。この等価ブロック図におい
て、Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）＝０が成り立てば、
給気温度への外乱の影響はゼロになる。すなわち、Ｆ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）が成り立てば、給気温度へ
の外乱の影響はゼロになる。
定〕図２に図１の等価ブロック図を示す。図１のＦＦモ
デル８−４と外乱モデル８−６とは、その伝達関数を
「Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）」とするモデル８−７
に置き換えることができる。この等価ブロック図におい
て、Ｆ（ｓ）＊Ｐ（ｓ）−Ｇ（ｓ）＝０が成り立てば、
給気温度への外乱の影響はゼロになる。すなわち、Ｆ
（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）が成り立てば、給気温度へ
の外乱の影響はゼロになる。
【００２１】そこで、本実施の形態では、Ｐ（ｓ）とＧ
（ｓ）とを求め、予測モデル８−４における伝達関数Ｆ
（ｓ）をＦ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定する
ことによって、給気温度への外乱の影響をゼロとするよ
うにしている。
（ｓ）とを求め、予測モデル８−４における伝達関数Ｆ
（ｓ）をＦ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）として設定する
ことによって、給気温度への外乱の影響をゼロとするよ
うにしている。
【００２２】室内温度制御や還気温度制御の場合、室内
熱負荷（照明、人体、機器発熱）や外気温度、日射量な
どの影響を受けるので、Ｐ（ｓ）とＧ（ｓ）を求めるの
は容易ではない。これに対し、給気温度制御では、Ｐ
（ｓ）とＧ（ｓ）は正確に求めることが可能である。
熱負荷（照明、人体、機器発熱）や外気温度、日射量な
どの影響を受けるので、Ｐ（ｓ）とＧ（ｓ）を求めるの
は容易ではない。これに対し、給気温度制御では、Ｐ
（ｓ）とＧ（ｓ）は正確に求めることが可能である。
【００２３】給気温度制御において、Ｐ（ｓ）とＧ
（ｓ）を「ゲイン」と「１次遅れ」と「むだ時間」で表
現した場合には、それぞれ下記（１）式および（２）式
となる。これらの式において、Ｋｐ，Ｋｇはゲイン、Ｔ
ｐ，Ｔｇは１次遅れ、Ｌｐ，Ｌｇはむだ時間であり、空
調機の設計条件やステップ応答で知ることができる。 Ｐ（ｓ）＝Ｋｐ／（１＋Ｔｐ＊ｓ）ｅ-Lp*s ・・・・（１） Ｇ（ｓ）＝Ｋｇ／（１＋Ｔｇ＊ｓ）ｅ-Lg*s ・・・・（２）
（ｓ）を「ゲイン」と「１次遅れ」と「むだ時間」で表
現した場合には、それぞれ下記（１）式および（２）式
となる。これらの式において、Ｋｐ，Ｋｇはゲイン、Ｔ
ｐ，Ｔｇは１次遅れ、Ｌｐ，Ｌｇはむだ時間であり、空
調機の設計条件やステップ応答で知ることができる。 Ｐ（ｓ）＝Ｋｐ／（１＋Ｔｐ＊ｓ）ｅ-Lp*s ・・・・（１） Ｇ（ｓ）＝Ｋｇ／（１＋Ｔｇ＊ｓ）ｅ-Lg*s ・・・・（２）
【００２４】このＰ（ｓ）とＧ（ｓ）とにより、伝達関
数Ｆ（ｓ）を、 Ｆ（ｓ）＝（Ｋｇ／Ｋｐ）＊｛（１＋Ｔｐ＊ｓ）／（１＋Ｔｇ＊ｓ）｝ｅ-(Lg -Lp)*s ・・・・（３） として求め、ＦＦモデル８−４に設定する。
数Ｆ（ｓ）を、 Ｆ（ｓ）＝（Ｋｇ／Ｋｐ）＊｛（１＋Ｔｐ＊ｓ）／（１＋Ｔｇ＊ｓ）｝ｅ-(Lg -Lp)*s ・・・・（３） として求め、ＦＦモデル８−４に設定する。
【００２５】〔フィードバック制御とフィードフォワー
ド制御〕図１において、加湿器１−３が起動されると、
加湿器１−３が起動されたことが予測モデル８−４へ知
らされる。予測モデル８−４は、上記（３）式によって
設定されている伝達関数Ｆ（ｓ）により、加湿器１−３
の起動によって発生する気化冷却効果による給気温度の
低下を相殺する相殺操作量を予測し、この相殺操作量を
加算器８−５へ与える。加算器８−５は、ＰＩＤ演算部
８−２からの操作量に予測モデル８−４からの相殺操作
量を加えて、熱交換器１−５への操作量とする。なお、
加湿器１−３がＯＦＦの時、予測モデル８−４からの相
殺操作量はゼロとされている。
ド制御〕図１において、加湿器１−３が起動されると、
加湿器１−３が起動されたことが予測モデル８−４へ知
らされる。予測モデル８−４は、上記（３）式によって
設定されている伝達関数Ｆ（ｓ）により、加湿器１−３
の起動によって発生する気化冷却効果による給気温度の
低下を相殺する相殺操作量を予測し、この相殺操作量を
加算器８−５へ与える。加算器８−５は、ＰＩＤ演算部
８−２からの操作量に予測モデル８−４からの相殺操作
量を加えて、熱交換器１−５への操作量とする。なお、
加湿器１−３がＯＦＦの時、予測モデル８−４からの相
殺操作量はゼロとされている。
【００２６】これにより、加湿器１−３の気化冷却効果
による外乱が、系に影響を及ぼす前に先回りして打ち消
される。すなわち、本実施の形態では、加湿器１−３が
起動されると、給気温度の計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐ
とを一致させるフィードバック制御に加え、給気温度の
計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差に応じた操作量に相
殺操作量を加えてのフィードフォワード制御が行われ、
フィードバック制御によって給気温度の定値制御が実施
される一方、フィードフォワード制御によって加湿器の
気化冷却効果による給気温度の低下を相殺する外乱抑制
が実施される。これにより、加湿器１−３の気化冷却効
果による急激な外乱変化に即応し、安定した給気温度制
御を提供することができるようになる。
による外乱が、系に影響を及ぼす前に先回りして打ち消
される。すなわち、本実施の形態では、加湿器１−３が
起動されると、給気温度の計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐ
とを一致させるフィードバック制御に加え、給気温度の
計測値ｔｐｖと目標値ｔｓｐとの差に応じた操作量に相
殺操作量を加えてのフィードフォワード制御が行われ、
フィードバック制御によって給気温度の定値制御が実施
される一方、フィードフォワード制御によって加湿器の
気化冷却効果による給気温度の低下を相殺する外乱抑制
が実施される。これにより、加湿器１−３の気化冷却効
果による急激な外乱変化に即応し、安定した給気温度制
御を提供することができるようになる。
【００２７】Ｆ（ｓ）によるＦＦ制御成分がどのような
波形になるかについて説明する。Ｋｐ＝１０，Ｔｐ＝２
００，Ｌｐ＝５０，Ｋｇ＝５，Ｌｇ＝５０として、Ｔｇ
＝５０，１００，２００，３００，１０００と、変えた
場合のＦＦ制御成分の波形をみてみる。むだ時間は同じ
なので相殺され、波形は図３に示すグラフのようにな
る。Ｆ（ｓ）の式から分かるように、ＦＦ制御成分は、
（ＫｐＴｐ／ＧｐＴｇ）に漸近する。プロセス遅れ時間
に比べて、外乱遅れ時間が小さい場合では、ＦＦ制御成
分は、減少漸近の急峻な波形となる（Ｔｇ＝５０、１０
０）。一方、プロセス遅れ時間に比べて、外乱遅れ時間
が大きい場合では、ＦＦ制御成分は、増加漸近するなだ
らかな波形となる（Ｔｇ＝３００、１０００）。因に、
プロセス遅れ時間と外乱遅れ時間が等しい場合には、一
定のＦＦ制御成分（Ｔｇ＝２００）となる。
波形になるかについて説明する。Ｋｐ＝１０，Ｔｐ＝２
００，Ｌｐ＝５０，Ｋｇ＝５，Ｌｇ＝５０として、Ｔｇ
＝５０，１００，２００，３００，１０００と、変えた
場合のＦＦ制御成分の波形をみてみる。むだ時間は同じ
なので相殺され、波形は図３に示すグラフのようにな
る。Ｆ（ｓ）の式から分かるように、ＦＦ制御成分は、
（ＫｐＴｐ／ＧｐＴｇ）に漸近する。プロセス遅れ時間
に比べて、外乱遅れ時間が小さい場合では、ＦＦ制御成
分は、減少漸近の急峻な波形となる（Ｔｇ＝５０、１０
０）。一方、プロセス遅れ時間に比べて、外乱遅れ時間
が大きい場合では、ＦＦ制御成分は、増加漸近するなだ
らかな波形となる（Ｔｇ＝３００、１０００）。因に、
プロセス遅れ時間と外乱遅れ時間が等しい場合には、一
定のＦＦ制御成分（Ｔｇ＝２００）となる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、加湿器が起動されると、給気温度の計測
値と目標値とを一致させるフィードバック制御に加え、
給気温度の計測値と目標値との差に応じた操作量に相殺
操作量を加えてのフィードフォワード制御が行われ、フ
ィードバック制御によって給気温度の定値制御が実施さ
れる一方、フィードフォワード制御によって加湿器の気
化冷却効果による給気温度の低下を相殺する外乱抑制が
実施されるものとなり、加湿器の気化冷却効果による急
激な外乱変化に即応し、安定した給気温度制御を提供す
ることができるようになる。
発明によれば、加湿器が起動されると、給気温度の計測
値と目標値とを一致させるフィードバック制御に加え、
給気温度の計測値と目標値との差に応じた操作量に相殺
操作量を加えてのフィードフォワード制御が行われ、フ
ィードバック制御によって給気温度の定値制御が実施さ
れる一方、フィードフォワード制御によって加湿器の気
化冷却効果による給気温度の低下を相殺する外乱抑制が
実施されるものとなり、加湿器の気化冷却効果による急
激な外乱変化に即応し、安定した給気温度制御を提供す
ることができるようになる。
【図１】 本発明の一実施の形態を示す空調制御装置の
制御ブロック図である。
制御ブロック図である。
【図２】 図１の等価ブロック図である。
【図３】 ＦＦ制御成分の波形例を示す図である。
【図４】 室内への給気の温度および湿度を制御する空
調制御装置の概略を示す計装図である。
調制御装置の概略を示す計装図である。
【図５】 加湿器をＯＮ／ＯＦＦした場合の入口温度お
よび出口温度の変化（ステップ応答）を示す図である。
よび出口温度の変化（ステップ応答）を示す図である。
【図６】 図４に示した空調制御装置の制御ブロック図
である。
である。
１…空調機、１−１…冷却コイル、１−２…加熱コイ
ル、１−３…加湿器、１−４…送風機、１−５…熱交換
器、２…被制御室（室内）、３…コントローラ、４…給
気温度センサ、５…還気湿度センサ、６…冷水弁、７…
温水弁、８’…給気温度制御ブロック、８−１…誤差演
算部、８−２…ＰＩＤ演算部、８−３…空調プロセス、
８−４…ＦＦモデル（予測モデル）、８−５…加算器、
８−６…外乱モデル。
ル、１−３…加湿器、１−４…送風機、１−５…熱交換
器、２…被制御室（室内）、３…コントローラ、４…給
気温度センサ、５…還気湿度センサ、６…冷水弁、７…
温水弁、８’…給気温度制御ブロック、８−１…誤差演
算部、８−２…ＰＩＤ演算部、８−３…空調プロセス、
８−４…ＦＦモデル（予測モデル）、８−５…加算器、
８−６…外乱モデル。
Claims (4)
- 【請求項１】 室内への給気の温度および湿度を制御す
る空調制御方法において、 前記室内への給気の温度を計測し、 この給気温度の計測値と目標値との差に応じた操作量を
求め、 この操作量に基づいて、前記給気温度の計測値と目標値
とが一致するように、前記室内への給気温度を制御する
一方、 前記室内への給気に含まれる水分量を増加させる加湿器
が起動された場合、この加湿器の起動によって発生する
気化冷却効果による給気温度の低下を相殺する相殺操作
量を予測し、この相殺操作量を前記給気温度の計測値と
目標値との差に応じた操作量に加えるようにしたことを
特徴とする空調制御方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載された空調制御方法にお
いて、 前記加湿器の起動によって発生する気化冷却効果を表す
伝達関数をＧ（ｓ）、前記給気温度の計測値と目標値と
の差に応じた操作量と給気温度との関係を表す伝達関数
をＰ（ｓ）としたとき、Ｆ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ（ｓ）
となる伝達関数Ｆ（ｓ）を有する予測モデルにより前記
相殺操作量を求めることを特徴とする空調制御方法。 - 【請求項３】 室内への給気の温度および湿度を制御す
る空調制御装置において、 前記室内への給気の温度を計測する給気温度計測手段
と、 この給気温度計測手段によって計測された給気温度の計
測値と目標値との差に応じた操作量を求め、この操作量
に基づいて、前記給気温度の計測値と目標値とが一致す
るように、前記室内への給気温度を制御するフィードバ
ック手段と、 前記室内への給気に含まれる水分量を増加させる加湿器
と、 この加湿器が起動された場合、この加湿器の起動によっ
て発生する気化冷却効果による給気温度の低下を相殺す
る相殺操作量を予測し、この相殺操作量を前記給気温度
の計測値と目標値との差に応じた操作量に加えるフィー
ドフォワード手段とを備えたことを特徴とする空調制御
装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載された空調制御装置にお
いて、 前記フィードフォワード手段は、前記相殺操作量を求め
る予測モデルを備え、前記加湿器の起動によって発生す
る気化冷却効果を表す伝達関数をＧ（ｓ）、前記給気温
度の計測値と目標値との差に応じた操作量と給気温度と
の関係を表す伝達関数をＰ（ｓ）としたとき、前記予測
モデルの伝達関数Ｆ（ｓ）がＦ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）／Ｐ
（ｓ）として設定されていることを特徴とする空調制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147442A JP4177600B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 空調制御方法および空調制御装置 |
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| JP2002147442A JP4177600B2 (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 空調制御方法および空調制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003336887A true JP2003336887A (ja) | 2003-11-28 |
| JP4177600B2 JP4177600B2 (ja) | 2008-11-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP4177600B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013001301A (ja) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Nissan Motor Co Ltd | 運転支援装置および運転支援方法 |
| CN104633863A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-20 | 无锡市同舟电子实业有限公司 | 一种基于自整定离散pid算法的中央空调控制方法 |
| CN110469926A (zh) * | 2018-05-11 | 2019-11-19 | 开利公司 | 用于空调系统的水循环系统及其控制方法 |
| CN114034118A (zh) * | 2020-07-21 | 2022-02-11 | 广东美的暖通设备有限公司 | 空调系统的控制方法、控制装置、控制器及空调系统 |
| CN114777305A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-22 | 富联智能工坊(郑州)有限公司 | 空气调节系统的调控方法、调控模型建立方法及相关装置 |
| JP7516119B2 (ja) | 2020-06-08 | 2024-07-16 | 三菱電機ビルソリューションズ株式会社 | 空調制御装置及び空調機の制御方法 |
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2002
- 2002-05-22 JP JP2002147442A patent/JP4177600B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN110469926B (zh) * | 2018-05-11 | 2022-05-24 | 开利公司 | 用于空调系统的水循环系统及其控制方法 |
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| CN114777305A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-22 | 富联智能工坊(郑州)有限公司 | 空气调节系统的调控方法、调控模型建立方法及相关装置 |
| CN114777305B (zh) * | 2022-04-11 | 2024-01-26 | 富联智能工坊(郑州)有限公司 | 空气调节系统的调控方法、调控模型建立方法及相关装置 |
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