JP2007207079A

JP2007207079A - 制御装置および制御方法

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Publication number: JP2007207079A
Application number: JP2006026953A
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Inventors: Masahito Tanaka; 雅人田中
Original assignee: Azbil Corp
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Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-08-16
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Abstract

【課題】可能な限り少ないアクチュエータ数で状態量制御を実現する。
【解決手段】制御演算分岐部５は、第１のアクチュエータが稼働し、第２のアクチュエータが停止している際に、操作量ＭＶａが上限値に到達している状態が特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、第２のＰＩＤ演算部３ａに第２のアクチュエータを制御させ、第１のアクチュエータが最大出力を維持するよう第１のＰＩＤ演算部３ｂに指示し、第２のアクチュエータが稼働し、第１のアクチュエータが最大出力を維持している際に、操作量ＭＶｂが下限値に到達している状態が特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、第２のアクチュエータを停止するよう第２のＰＩＤ演算部３ｂに指示し、第１のＰＩＤ演算部３ａに第１のアクチュエータを制御させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアクチュエータを用いる状態量制御技術に関するものである。

例えば住宅などにおいて暖房する際には、通常は１台の暖房機をＰＩＤ制御などにより適宜調整して所望の温度を得ようとする。しかしながら、真冬などは１台の暖房機では能力が不足する場合もあり、補助用の暖房機を追加して稼動するなどの処置が取られる。図３は暖房機を２台用いた空調制御系を示している。１０は温度センサ、１１は制御装置、１２ａ，１２ｂは暖房機、１３ａ，１３ｂは暖房機１２ａ，１２ｂのファン、１４ａ，１４ｂは暖房機１２ａ，１２ｂのヒータである。図３の構成では、真冬などの予め指定された特定の期間においては、暖房機１２と補助用の暖房機１３の２台をＰＩＤ制御により同じ出力で動作させる。つまり、制御装置１１のＰＩＤ制御演算により算出された出力指示値（操作量ＭＶ）が例えばＭＶ＝４０％であれば、暖房機１２ａ，１２ｂを２台とも出力４０％で動作させることになる。この場合、２台の暖房機１２ａ，１２ｂの運転比率は同率ということになる。

一方、図３と類似の構成として、２個の蓄熱システムを用いる蓄熱式空調機が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の構成では、建築物の躯体を冷却または加熱して躯体に蓄熱する躯体蓄熱運転と、蓄熱槽の蓄熱媒体を冷却または加熱して蓄熱媒体に蓄熱する蓄熱槽蓄熱運転とを適切な比率で運転できるように運転比率を自動的に決定する手段を備えている。いずれにせよ、２個の蓄熱システムを同時に稼動させるための方法および構成である。

特開２００３−３３６８８６号公報

図３に示した従来の空調制御系では、補助用の暖房機と合わせて２台あるいはそれ以上の台数の暖房機を稼動させる場合については、空気循環用のファンなどの付帯設備を常時２台以上稼動させなければならなくなるので、その分の電力（エネルギー）が必要以上に利用される可能性があった。すなわち、仮に１台の暖房機で済む状況でありながらも２台の暖房機が稼動している場合は、付帯設備の電力が余計に使われていることになる。同様の問題は特許文献１の蓄熱式空調機でも発生し、仮に一方の蓄熱システムで済む状況でありながらも２個の蓄熱システムが稼動している場合は、蓄積運転に要する付帯設備の電力が余計に使われていることになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数のアクチュエータを用いる例えば空調温度制御系等の状態量制御系において、可能な限り少ないアクチュエータ数で状態量制御を実現することができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、第１の制御演算により第１の操作量を算出して第１のアクチュエータに出力する第１の演算部と、第２の制御演算により第２の操作量を算出して第２のアクチュエータに出力する第２の演算部と、前記第１のアクチュエータを起動してその出力を前記第１の制御演算により制御し、かつ前記第２のアクチュエータを停止させている際に、前記第１のアクチュエータの最大出力に相当する前記第１の操作量が算出されている状態が、予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータが前記最大出力を維持するよう前記第１の演算部に指示を出す第１の制御演算切換部と、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御し、かつ前記第１のアクチュエータを前記最大出力に維持している際に、前記第２のアクチュエータの最小出力に相当する前記第２の操作量が算出されている状態が、予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを停止するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータの出力を前記第１の制御演算により制御するよう前記第１の演算部に指示を出す第２の制御演算切換部とを備えるものである。

また、本発明の制御装置は、設定値と制御量を入力として第１のＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出し、第１の操作量の上下限処理を実行して上下限処理後の第１の操作量を第１のアクチュエータに出力する第１のＰＩＤ演算部と、前記設定値と前記制御量を入力として第２のＰＩＤ制御演算により第２の操作量を算出し、第２の操作量の上下限処理を実行して上下限処理後の第２の操作量を第２のアクチュエータに出力する第２のＰＩＤ演算部と、前記第１のＰＩＤ制御演算から前記第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を受けた場合は、前記第２のＰＩＤ演算部に前記第２のＰＩＤ制御演算を実行するよう指示を出すと共に、前記第１のＰＩＤ演算部に前記第１のＰＩＤ制御演算を停止して前記第１の操作量を前記上限値に維持するよう指示を出し、前記第２のＰＩＤ制御演算から前記第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を受けた場合は、前記第１のＰＩＤ演算部に前記第１のＰＩＤ制御演算を実行するよう指示を出すと共に、前記第２のＰＩＤ演算部に前記第２のＰＩＤ制御演算を停止するよう指示を出す制御演算分岐部と、前記第１のＰＩＤ制御演算の実行中に前記第１の操作量が所定の上限値に到達しているときに、この上限値に到達している継続時間を計測する上限値到達継続時間計測部と、前記第１の操作量の上限値到達継続時間が予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過した場合は、前記制御演算分岐部に対して前記第１のＰＩＤ制御演算から前記第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第１の切換部と、前記第２のＰＩＤ制御演算の実行中に前記第２の操作量が所定の下限値に到達しているときに、この下限値に到達している継続時間を計測する下限値到達継続時間計測部と、前記第２の操作量の下限値到達継続時間が予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過した場合は、前記制御演算分岐部に対して前記第２のＰＩＤ制御演算から前記第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第２の切換部とを備えるものである。
また、本発明の制御装置の１構成例において、前記第２の特定時間Ｔｂｌは、前記第１の特定時間Ｔａｈよりも短い時間である。

また、本発明は、第１の演算部において第１の操作量を算出する第１の制御演算と、第２の演算部において第２の操作量を算出する第２の制御演算のうち一方を実行する制御方法であって、第１のアクチュエータを起動してその出力を前記第１の制御演算により制御し、かつ第２のアクチュエータを停止させている際に、前記第１のアクチュエータの最大出力に相当する前記第１の操作量が算出されている状態が、予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータが前記最大出力を維持するよう前記第１の演算部に指示を出す第１の制御演算切換手順と、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御し、かつ前記第１のアクチュエータを前記最大出力に維持している際に、前記第２のアクチュエータの最小出力に相当する前記第２の操作量が算出されている状態が、予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを停止するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータの出力を前記第１の制御演算により制御するよう前記第１の演算部に指示を出す第２の制御演算切換手順とを、繰り返し実行するようにしたものである。

本発明によれば、第１のアクチュエータを起動してその出力を第１の制御演算により制御し、かつ第２のアクチュエータを停止させている際に、第１のアクチュエータの最大出力に相当する第１の操作量が算出されている状態が、予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、第２のアクチュエータを起動してその出力を第２の制御演算により制御するよう第２の演算部に指示を出すと共に、第１のアクチュエータが最大出力を維持するよう第１の演算部に指示を出し、第２のアクチュエータを起動してその出力を第２の制御演算により制御し、かつ第１のアクチュエータを最大出力に維持している際に、第２のアクチュエータの最小出力に相当する第２の操作量が算出されている状態が、予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、第２のアクチュエータを停止するよう第２の演算部に指示を出すと共に、第１のアクチュエータの出力を第１の制御演算により制御するよう第１の演算部に指示を出すことにより、可能な限り少ないアクチュエータ数で状態量制御を実現することができる。その結果、本発明によれば、従来に比べて状態量制御に要する電力（エネルギー）を減らすことができる。

また、本発明では、第２の特定時間Ｔｂｌを第１の特定時間Ｔａｈよりも短い時間とすることにより、状態量制御に要するエネルギーをより効果的に削減することができる。

［発明の原理］
本発明では、アクチュエータの稼動を最小の台数から開始し（このときのアクチュエータをＡとする）、例えばＰＩＤ等の制御演算によりアクチュエータＡの最大出力に相当する操作量ＭＶａが計算されている状態が、予め指定された特定時間Ｔａｈを経過して継続している場合は、別のアクチュエータＢを起動し、このアクチュエータＢの出力を制御演算により制御するように構成する。アクチュエータＢを起動した際は、アクチュエータＡは最大出力を維持するようにする。
逆にアクチュエータＢを起動している際に、制御演算によりアクチュエータＢの最小出力に相当する操作量ＭＶｂが計算されている状態が、予め指定された特定時間Ｔｂｌを経過して継続している場合は、アクチュエータＢを実質的に停止し、アクチュエータＡの出力を制御演算により制御するように戻す。

このようなアクチュエータの切り換えにより、制御演算によって出力が調整されるアクチュエータは基本的にＡ又はＢの１台になり、アクチュエータＢが稼働している場合は、このアクチュエータＢが状態量（例えば温度）を所望の値に維持するのに必要なバックグラウンド的な状態を維持するために、別のアクチュエータＡが最大出力で稼動している状態が実現される。結果として、可能な限り少ないアクチュエータ数で状態量制御が実施できる。アクチュエータＢが稼動している状態では、アクチュエータＢの出力調整のみにより状態量制御が行われる。アクチュエータＢにより状態量制御が可能な理由は、アクチュエータＡが最大出力を維持しているからである。すなわち、アクチュエータＡは、アクチュエータＢにより状態量制御を行なうためのバックグラウンド的な状態を維持するために利用されていると言える。

なお、温度制御系のアクチュエータ（例えば暖房機）を対象とする場合は、前記特定時間Ｔａｈを可能な限り長くとり、前記特定時間Ｔｂｌを可能な限り短くとることがより好適である。特にアクチュエータＡとアクチュエータＢがほぼ同一の特性のものであるならば、Ｔａｈ＞Ｔｂｌとすることが省エネルギーに繋がる。すなわち、Ｔａｈ＞Ｔｂｌとすることにより、稼動するアクチュエータ数を増やす方向の判断は慎重になり、稼動するアクチュエータ数を減らす方向の判断は迅速になる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。図１の制御装置は、設定値ＳＰ入力部１と、制御量ＰＶ入力部２と、設定値ＳＰと制御量ＰＶを入力として第１のＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶａを算出し、さらに操作量ＭＶａの上下限処理を実行する第１のＰＩＤ演算部３ａと、操作量ＭＶａ出力部４ａと、設定値ＳＰと制御量ＰＶを入力として第２のＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶｂを算出し、さらに操作量ＭＶｂの上下限処理を実行する第２のＰＩＤ演算部３ｂと、操作量ＭＶｂ出力部４ｂと、第１のＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶａを算出するか、第２のＰＩＤ制御演算により操作量ＭＶｂを算出するかを分岐する制御演算分岐部５と、第１のＰＩＤ制御演算の実行中に操作量ＭＶａが所定の上限値に到達しているときに、この上限値に到達している継続時間を計測する上限値到達継続時間計測部６ａと、操作量ＭＶａの上限値到達継続時間が予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過した場合は、制御演算分岐部５に対して第１のＰＩＤ制御演算から第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第１の切換部７ａと、第２のＰＩＤ制御演算の実行中に操作量ＭＶｂが所定の下限値に到達しているときに、この下限値に到達している継続時間を計測する下限値到達継続時間計測部６ｂと、操作量ＭＶｂの下限値到達継続時間が予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過した場合は、制御演算分岐部５に対して第２のＰＩＤ制御演算から第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第２の切換部７ｂとを備える。制御演算分岐部５と上限値到達継続時間計測部６ａと第１の切換部７ａとは、第１の制御演算切換部を構成し、制御演算分岐部５と下限値到達継続時間計測部６ｂと第２の切換部７ｂとは、第２の制御演算切換部を構成している。

本実施の形態は、アクチュエータ数が２台の場合の構成であり、例えば図３の暖房機を利用した空調制御系を適用対象としており、空調制御系全体の構成は図３と同じである。すなわち、図３の制御装置１１として、図１の構成を用いたものとなる。そこで、第１のＰＩＤ演算部３ａが制御する第１のアクチュエータを暖房機１２ａとし、第２のＰＩＤ演算部３ｂが制御する第２のアクチュエータを暖房機１２ｂとする。本実施の形態の制御量ＰＶは温度であり、操作量ＭＶａはメインの暖房機１２ａへの出力指示値であり、操作量ＭＶｂは補助用の暖房機１２ｂへの出力指示値である。

次に、本実施の形態の制御装置の動作を図２を用いて説明する。まず、設定値ＳＰは、制御装置のオペレータによって設定され、設定値ＳＰ入力部１を介して第１のＰＩＤ演算部３ａと第２のＰＩＤ演算部３ｂとに入力される（図２ステップＳ１０１）。
制御量ＰＶは、図示しない検出手段（図３の温度センサ１０）によって検出され、制御量ＰＶ入力部２を介して第１のＰＩＤ演算部３ａと第２のＰＩＤ演算部３ｂとに入力される（ステップＳ１０２）。

制御演算分岐部５は、後述する第１の切換部７ａ又は第２の切換部７ｂからの指示に応じて第１のＰＩＤ制御演算を実行すべきか第２のＰＩＤ制御演算を実行すべきかを判断する制御演算分岐処理を行い（ステップＳ１０３）、第１のＰＩＤ制御演算を実行すべきと判断したときは第１のＰＩＤ演算部３ａに制御演算の実行を指示し、第２のＰＩＤ制御演算を実行すべきと判断したときは第２のＰＩＤ演算部３ｂに制御演算の実行を指示する。

ここでは、制御演算分岐部５が第１のＰＩＤ制御演算を実行すべきと判断したものとする。制御演算分岐部５から制御演算実行の指示を受けた第１のＰＩＤ演算部３ａは、設定値ＳＰと制御量ＰＶを入力として次式の伝達関数式のような第１のＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶａを算出し、操作量ＭＶａを操作量ＭＶａ出力部４ａと上限値到達継続時間計測部６ａとに出力する（ステップＳ１０４）。
ＭＶａ＝（１００／Ｐｂａ）｛１＋（１／Ｔｉａｓ）＋Ｔｄａｓ｝（ＳＰ−ＰＶ）
・・・（１）
Ｐｂａは比例帯、Ｔｉａは積分時間、Ｔｄａは微分時間、ｓはラプラス演算子である。

なお、第１のＰＩＤ演算部３ａは、算出した操作量ＭＶａの出力に際して、以下の式のような操作量ＭＶａの上下限処理を行う（ステップＳ１０４）。
ＩＦＭＶａ＞ＯＨａＴＨＥＮＭＶａ＝ＯＨａ・・・（２）
ＩＦＭＶａ＜ＯＬａＴＨＥＮＭＶａ＝ＯＬａ・・・（３）
すなわち、第１のＰＩＤ演算部３ａは、算出した操作量ＭＶａが予め設定された上限値ＯＨａより大きい場合、操作量ＭＶａ＝ＯＨａとして出力し、算出した操作量ＭＶａが予め設定された下限値ＯＬａより小さい場合、操作量ＭＶａ＝ＯＬａとして出力する。

操作量ＭＶａ出力部４ａは、第１のＰＩＤ演算部３ａから出力された操作量ＭＶａを暖房機１２ａに出力する（ステップＳ１０５）。この場合、暖房機１２ａのみが稼動状態になる。付帯設備も暖房機１２ａに関するもののみ稼動状態になる。

上限値到達継続時間計測部６ａは、第１のＰＩＤ制御演算の実行中に操作量ＭＶａが上限値ＯＨａに到達しているときに、上限値到達継続時間Ｔａを以下の式により計測する（ステップＳ１０６）。
ＩＦＭＶａ＝ＯＨａＴＨＥＮＴａ←Ｔａ＋ｄｔＥＬＳＥＴａ＝０
・・・（４）
式（４）のｄｔは制御周期である。すなわち、上限値到達継続時間計測部６ａは、操作量ＭＶａと上限値ＯＨａが等しいかどうかを判定し、操作量ＭＶａが上限値ＯＨａと等しい場合は上限値到達継続時間Ｔａに制御周期ｄＴを加算し、等しくない場合は上限値到達継続時間Ｔａを０にリセットする。

第１の切換部７ａは、操作量ＭＶａの上限値到達継続時間Ｔａが予め指定された特定時間Ｔａｈを経過したときに（Ｔａ＞Ｔａｈ）、制御演算分岐部５に対して第１のＰＩＤ制御演算から第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出し、また上限値到達継続時間計測部６ａに対して上限値到達継続時間Ｔａを０にリセットするよう指示を出す（ステップＳ１０７）。

上限値到達継続時間Ｔａが特定時間Ｔａｈを経過していない場合は、第１の切換部７ａが制御演算分岐部５に制御演算の切換指示を出さないため、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理が制御周期ｄＴ毎に繰り返し実行される。制御演算の実行中に例えばオペレータによって終了が指示された場合は（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、終了指示が出された時点で制御を終了する。

次に、操作量ＭＶａの上限値到達継続時間Ｔａが特定時間Ｔａｈを経過した場合について説明する。第１の切換部７ａからの指示に応じて制御演算分岐部５は、第２のＰＩＤ制御演算を実行すべきと判断して、第２のＰＩＤ演算部３ｂに制御演算を実行するよう指示を出すと共に、第１のＰＩＤ演算部３ａに制御演算を停止して、最大出力ＭＶａ＝ＯＨａを維持するよう指示を出す（ステップＳ１０３）。

制御演算分岐部５から制御演算実行の指示を受けた第２のＰＩＤ演算部３ｂは、設定値ＳＰと制御量ＰＶを入力として次式の伝達関数式のような第２のＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶｂを算出し、操作量ＭＶｂを操作量ＭＶｂ出力部４ｂと下限値到達継続時間計測部６ｂとに出力する（ステップＳ１０９）。
ＭＶｂ＝（１００／Ｐｂｂ）｛１＋（１／Ｔｉｂｓ）＋Ｔｄｂｓ｝（ＳＰ−ＰＶ）
・・・（５）
Ｐｂｂは比例帯、Ｔｉｂは積分時間、Ｔｄｂは微分時間である。

なお、第２のＰＩＤ演算部３ｂは、算出した操作量ＭＶｂの出力に際して、以下の式のような操作量ＭＶｂの上下限処理を行う（ステップＳ１０９）。
ＩＦＭＶｂ＞ＯＨｂＴＨＥＮＭＶｂ＝ＯＨｂ・・・（６）
ＩＦＭＶｂ＜ＯＬｂＴＨＥＮＭＶｂ＝ＯＬｂ・・・（７）
すなわち、第２のＰＩＤ演算部３ｂは、算出した操作量ＭＶｂが予め設定された上限値ＯＨｂより大きい場合、操作量ＭＶｂ＝ＯＨｂとして出力し、算出した操作量ＭＶｂが予め設定された下限値ＯＬｂより小さい場合、操作量ＭＶｂ＝ＯＬｂとして出力する。

操作量ＭＶｂ出力部４ｂは、第２のＰＩＤ演算部３ｂから出力された操作量ＭＶｂを暖房機１２ｂに出力する（ステップＳ１１０）。これにより、暖房機１２ｂが稼動状態になり、また制御演算分岐部５からの指示により第１のＰＩＤ演算部３ａが最大出力ＭＶａ＝ＯＨａを維持するので、暖房機１２ａは出力が上限値ＯＨａに維持されたままの稼動状態になる。

下限値到達継続時間計測部６ｂは、第２のＰＩＤ制御演算の実行中に操作量ＭＶｂが下限値ＯＬｂに到達しているときに、下限値到達継続時間Ｔｂを以下の式により計測する（ステップＳ１１１）。
ＩＦＭＶｂ＝ＯＬｂＴＨＥＮＴｂ←Ｔｂ＋ｄｔＥＬＳＥＴｂ＝０
・・・（８）
すなわち、下限値到達継続時間計測部６ｂは、操作量ＭＶｂと下限値ＯＬｂが等しいかどうかを判定し、操作量ＭＶｂが下限値ＯＬｂと等しい場合は下限値到達継続時間Ｔｂに制御周期ｄＴを加算し、等しくない場合は下限値到達継続時間Ｔｂを０にリセットする。

第２の切換部７ｂは、操作量ＭＶｂの下限値到達継続時間Ｔｂが予め指定された特定時間Ｔｂｌを経過したときに（Ｔｂ＞Ｔｂｌ）、制御演算分岐部５に対して第２のＰＩＤ制御演算から第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出し、また下限値到達継続時間計測部６ｂに対して下限値到達継続時間Ｔｂを０にリセットするよう指示を出す（ステップＳ１１２）。なお、省エネルギーのためにＴａｈ＞Ｔｂｌとする。

下限値到達継続時間Ｔｂが特定時間Ｔｂｌを経過していない場合は、第２の切換部７ｂが制御演算分岐部５に制御演算の切換指示を出さないため、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０９〜Ｓ１１２の処理が制御周期ｄＴ毎に繰り返し実行される。制御演算の実行中に例えばオペレータによって終了が指示された場合は（ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、終了指示が出された時点で制御を終了する。

下限値到達継続時間Ｔｂが特定時間Ｔｂｌを経過した場合は、第２の切換部７ｂからの指示に応じて制御演算分岐部５が、第１のＰＩＤ演算部３ａに制御演算を実行するよう指示を出すと共に、第２のＰＩＤ演算部３ｂに制御演算を停止して、操作量ＭＶｂを０にするよう指示を出す（ステップＳ１０３）。これにより、ステップＳ１０４に進み、第１のＰＩＤ演算部３ａは操作量ＭＶａを算出する。

以上のように本実施の形態では、可能な限り少ないアクチュエータ数で状態量制御を実現することができ、従来に比べて状態量制御に要する電力（エネルギー）を減らすことができる。
なお、本実施の形態で説明した制御装置は、演算装置、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。

また、本実施の形態は本発明の最小限の構成例であるが、アクチュエータが３台以上ある場合は、３台目以降の各アクチュエータ毎に第２のＰＩＤ演算部３ｂ、操作量ＭＶｂ出力部４ｂ、下限値到達継続時間計測部６ｂ、及び第２の切換部７ｂを設けて、３台目以降の各アクチュエータを第２のアクチュエータ１２ｂと同様に稼働させればよい。

本発明は、複数のアクチュエータを用いる状態量制御に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。暖房機を２台用いた従来の空調制御系の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…設定値ＳＰ入力部、２…制御量ＰＶ入力部、３ａ…第１のＰＩＤ演算部、３ｂ…第２のＰＩＤ演算部、４ａ…操作量ＭＶａ出力部、４ｂ…操作量ＭＶｂ出力部、５…制御演算分岐部、６ａ…上限値到達継続時間計測部、６ｂ…下限値到達継続時間計測部、７ａ…第１の切換部、７ｂ…第２の切換部。

Claims

第１の制御演算により第１の操作量を算出して第１のアクチュエータに出力する第１の演算部と、
第２の制御演算により第２の操作量を算出して第２のアクチュエータに出力する第２の演算部と、
前記第１のアクチュエータを起動してその出力を前記第１の制御演算により制御し、かつ前記第２のアクチュエータを停止させている際に、前記第１のアクチュエータの最大出力に相当する前記第１の操作量が算出されている状態が、予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータが前記最大出力を維持するよう前記第１の演算部に指示を出す第１の制御演算切換部と、
前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御し、かつ前記第１のアクチュエータを前記最大出力に維持している際に、前記第２のアクチュエータの最小出力に相当する前記第２の操作量が算出されている状態が、予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを停止するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータの出力を前記第１の制御演算により制御するよう前記第１の演算部に指示を出す第２の制御演算切換部とを備えることを特徴とする制御装置。
設定値と制御量を入力として第１のＰＩＤ制御演算により第１の操作量を算出し、第１の操作量の上下限処理を実行して上下限処理後の第１の操作量を第１のアクチュエータに出力する第１のＰＩＤ演算部と、
前記設定値と前記制御量を入力として第２のＰＩＤ制御演算により第２の操作量を算出し、第２の操作量の上下限処理を実行して上下限処理後の第２の操作量を第２のアクチュエータに出力する第２のＰＩＤ演算部と、
前記第１のＰＩＤ制御演算から前記第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を受けた場合は、前記第２のＰＩＤ演算部に前記第２のＰＩＤ制御演算を実行するよう指示を出すと共に、前記第１のＰＩＤ演算部に前記第１のＰＩＤ制御演算を停止して前記第１の操作量を前記上限値に維持するよう指示を出し、前記第２のＰＩＤ制御演算から前記第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を受けた場合は、前記第１のＰＩＤ演算部に前記第１のＰＩＤ制御演算を実行するよう指示を出すと共に、前記第２のＰＩＤ演算部に前記第２のＰＩＤ制御演算を停止するよう指示を出す制御演算分岐部と、
前記第１のＰＩＤ制御演算の実行中に前記第１の操作量が所定の上限値に到達しているときに、この上限値に到達している継続時間を計測する上限値到達継続時間計測部と、
前記第１の操作量の上限値到達継続時間が予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過した場合は、前記制御演算分岐部に対して前記第１のＰＩＤ制御演算から前記第２のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第１の切換部と、
前記第２のＰＩＤ制御演算の実行中に前記第２の操作量が所定の下限値に到達しているときに、この下限値に到達している継続時間を計測する下限値到達継続時間計測部と、
前記第２の操作量の下限値到達継続時間が予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過した場合は、前記制御演算分岐部に対して前記第２のＰＩＤ制御演算から前記第１のＰＩＤ制御演算に切り換えるよう指示を出す第２の切換部とを備えることを特徴とする制御装置。
請求項１又は２記載の制御装置において、
前記第２の特定時間Ｔｂｌは、前記第１の特定時間Ｔａｈよりも短い時間であることを特徴とする制御装置。
第１の演算部において第１の操作量を算出する第１の制御演算と、第２の演算部において第２の操作量を算出する第２の制御演算のうち一方を実行する制御方法であって、
第１のアクチュエータを起動してその出力を前記第１の制御演算により制御し、かつ第２のアクチュエータを停止させている際に、前記第１のアクチュエータの最大出力に相当する前記第１の操作量が算出されている状態が、予め指定された第１の特定時間Ｔａｈを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータが前記最大出力を維持するよう前記第１の演算部に指示を出す第１の制御演算切換手順と、
前記第２のアクチュエータを起動してその出力を前記第２の制御演算により制御し、かつ前記第１のアクチュエータを前記最大出力に維持している際に、前記第２のアクチュエータの最小出力に相当する前記第２の操作量が算出されている状態が、予め指定された第２の特定時間Ｔｂｌを経過して継続した場合は、前記第２のアクチュエータを停止するよう前記第２の演算部に指示を出すと共に、前記第１のアクチュエータの出力を前記第１の制御演算により制御するよう前記第１の演算部に指示を出す第２の制御演算切換手順とを、繰り返し実行することを特徴とする制御方法。