JP2010003071A - Controller for plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目標値と制御量との偏差に基づき、操作量を演算処理して出力するプラントの制御装置に関し、特に、目標値である流量が時間毎に大きく変動する吸着分離装置の制御に適したプラントの制御装置に関する。 The present invention relates to a plant control device that computes and outputs an operation amount based on a deviation between a target value and a control amount, and more particularly to control of an adsorption separation device in which a flow rate that is a target value varies greatly with time. The present invention relates to a suitable plant control device.
プラントにおける混合物から特定の成分を選択的に分離する方法として、例えば、エチルベンゼンを含む混合キシレンよりパラキシレンを分離回収する場合には、液体クロマトグラフの原理に基づく吸着分離法が広く実施されている。
吸着分離法を用いたプラントの制御としては、UNIVERSAL OIL PRODUCTS社のパレックス(登録商標)法を用いた吸着分離装置がある。
As a method for selectively separating a specific component from a mixture in a plant, for example, when separating and recovering para-xylene from mixed xylene containing ethylbenzene, an adsorption separation method based on the principle of liquid chromatography is widely practiced. .
As control of the plant using the adsorption separation method, there is an adsorption separation device using the Parex (registered trademark) method of UNIVERSAL OIL PRODUCTS.
吸着分離装置1は、図8に示すように、吸着剤が充填された20以上の吸着床を有する吸着塔10と、吸着塔10内の流体をポンプ11により強制的に循環させるライン101と、各吸着床と連通するライン102と、各ライン102と時分割で接続されるロータリーバルブ20と、混合キシレンや、脱離剤、パラキシレンと脱離剤との混合液等を、ロータリーバルブ20を介して、供給/抜出を行うライン201などから構成されている。
そして、各吸着床を、混合キシレンが流下移動していく間に、パラキシレンが吸着剤に吸着され、他の異性体と分離されるようになっている。
さらに、各吸着床は、ロータリーバルブ20により、吸着分離工程の役割に応じたゾーンに所定時間毎に切替えられ、ゾーン毎に、混合キシレンの供給、パラキシレンと脱離剤との混合液の抜出等を行うことで、連続的にパラキシレンが回収できるようになっている。
As shown in FIG. 8, the
Paraxylene is adsorbed by the adsorbent and separated from other isomers while the mixed xylene flows down through each adsorbent bed.
Furthermore, each adsorption bed is switched by a
このような、吸着分離装置1において、効率よくパラキシレンを回収するためには、各ライン101,201の流量を流量計12,22で計測し、吸着分離工程毎に、最適な流量となるように電磁弁からなるバルブ13,21を操作する特殊な制御を行う必要がある。
特に、吸着塔10内の流体を循環させるライン101は、吸着塔10の最下部が現在いかなるゾーンとして機能しているかによって、最上部に循環させる流量大幅に変化させる必要がある。
In such an
In particular, in the line 101 for circulating the fluid in the
このような流量変化の制御は、プラントの制御装置30(DCS:デジタル制御装置)において行われている。制御装置30は、ゾーン毎に目標値としての流量を設定するとともに、流量計12で計測された実際の制御量と目標値との偏差に基づき、バルブ13の開度を調節するフィードバック制御を行うようになっている。
Such flow rate change control is performed in a plant control device 30 (DCS: digital control device). The
ここで、フィードバック制御により、バルブやダンパーなどの操作端を操作する技術として、例えば、ダンパーの開方向と閉方向では、操作端の動作速度が異なることに着目して、動作に応じてPID制御動作におけるPIDパラメータを可変設定する発明が開示されている(特許文献1)。
また、目標値の量的、方向的な変化に応じてPIDパラメータを変更するプロセス制御方法が開示されている(特許文献2)。
Here, as a technique for operating the operation ends such as valves and dampers by feedback control, for example, paying attention to the fact that the operating speed of the operation ends differs between the opening direction and the closing direction of the damper, PID control according to the operation An invention for variably setting PID parameters in operation is disclosed (Patent Document 1).
Further, a process control method is disclosed in which a PID parameter is changed in accordance with quantitative and directional changes in target values (Patent Document 2).
しかしながら、そもそも、フィードバック制御は、偏差の発生に基づき、偏差をなくす追従制御であるため、目標値を急激に変化させるようなプロセス制御においては、応答性が悪い。
特に、吸着分離装置1の吸着塔10は、容量も大きく、バルブ13の開度に対し出力される流量も比例関係にないうえに、目標値の変化が制御量として現れるまでのむだ時間や遅れ時間を有する非線形の制御対象であるため、偏差に基づき、操作量を算出する一般的なPID制御では、応答が悪くパラキシレンを効率的に回収できなかった。
さらに、吸着塔10から、複数のライン102を介して、流体の供給/抜出を行うことため、ゾーン毎に吸着塔10内圧が変化する外乱が発生し、流量が安定しなかった。このため、PIDパラメータを、外乱応答特性を重視するように設定しまうと、目標値応答性が悪くなりバランスの悪い設定となっていた。
例えば、図9に従来のPID制御による実測データを示す。同図における破線は、制御装置30で設定される目標値であって、流量の時間的な変化を示している。実線は、PID制御に基づき、流量計12で計測された制御量である。
これらを比較すると、制御量が目標値に対して所定の範囲に収束するまでに要する時間(整定時間)が長く(約2分)、応答性が劣っていることがわかる。
However, since the feedback control is a follow-up control that eliminates the deviation based on the occurrence of the deviation, the responsiveness is poor in the process control in which the target value is rapidly changed.
In particular, the
Furthermore, since the fluid is supplied / extracted from the
For example, FIG. 9 shows measured data by conventional PID control. A broken line in the figure is a target value set by the
Comparing these, it can be seen that the time (settling time) required for the control amount to converge to a predetermined range with respect to the target value is long (about 2 minutes) and the responsiveness is poor.
本発明は、上述したような問題を解決するために提案されたものであり、目標値の変動に応じた操作量を直接操作端に入力することで、偏差に基づく補償動作の遅れを補い、応答性を向上させるプラントの制御装置の提供を目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problem, and by directly inputting an operation amount corresponding to a change in the target value to the operation end, the compensation operation delay based on the deviation is compensated. It aims at providing the control apparatus of the plant which improves a responsiveness.
上記目的を達成するため、本発明のプラントの制御装置は、設定された目標値と制御量との偏差に基づいて、所定の制御対象をフィードバック制御するプラントの制御装置であって、所定の操作端に入力される操作量とこの操作量に対する前記制御対象から出力される制御量との入出力特性をあらかじめ記憶する記憶部と、前記入出力特性に基づき、目標値に対応する操作量を特定する特定部と、目標値が変動するタイミングにおいて、変動する目標値から特定される操作量を操作端に出力する出力部と、を有するフィードフォワード制御手段を備える構成としてある。 In order to achieve the above object, a plant control apparatus according to the present invention is a plant control apparatus that performs feedback control of a predetermined control object based on a deviation between a set target value and a control amount, and includes a predetermined operation. A storage unit that pre-stores input / output characteristics of an operation amount input to the end and a control amount output from the control target with respect to the operation amount, and an operation amount corresponding to a target value is specified based on the input / output characteristics And a feedforward control means having an output unit that outputs an operation amount specified from the fluctuating target value to the operation end at a timing when the target value fluctuates.
本発明のプラントの制御装置によれば、偏差に基づく補償動作の遅れを補い、目標値の変動に遅れなく追従することができ、応答性を向上させることができる。 According to the plant control apparatus of the present invention, it is possible to compensate for the delay of the compensation operation based on the deviation, follow the fluctuation of the target value without delay, and improve the responsiveness.
以下、本発明に係るプラントの制御装置の好ましい実施形態について、図を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るプラントの制御装置を含むブロック線図であり、図2は、本実施形態に係るプラントの制御装置のPID演算部と遅延部を示すブロック線図である。
図3は、本実施形態に係るプラントの制御装置で設定される目標値(流量)の時間的な変化を示す図であり、図4は、本実施形態に係るプラントの制御装置で実行されるフィードフォワード制御の概念を示した図である。
Hereinafter, a preferred embodiment of a plant control apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram including a plant control device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a PID calculation unit and a delay unit of the plant control device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a temporal change in a target value (flow rate) set by the plant control apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 is executed by the plant control apparatus according to the present embodiment. It is the figure which showed the concept of feedforward control.
本実施形態に係るプラントの制御装置は、図8に示した吸着分離装置1を制御する制御装置30である。
前述したように、図8の吸着分離装置1は、特に、吸着塔10内の流体を最下部から最上部に循環させるライン101おいて、吸着塔10の最下部が現在いかなるゾーンとして機能しているかによって、最上部に循環させる流量を大幅に変化させるようになっている。
具体的には、図3に示すように、最下部が機能するゾーン1〜4に応じて、最上部に循環させる流量を変化させる。
このような流量の変化は、本実施形態では、制御装置30が所定の時間毎に目標値の変動として出力するようになっている。
そして、本実施形態の制御装置30は、このように所定の時間毎に変化する目標値と、流量計12において計測された制御量との偏差に基づき、吸着塔10内の流体を最下部から最上部に循環させる流体の流量を調節するバルブ13を開閉する操作量を演算し、偏差をなくすフィードバック制御を行うようになっている。
The plant control apparatus according to this embodiment is the
As described above, the adsorption /
Specifically, as shown in FIG. 3, the flow rate circulated to the uppermost portion is changed according to
In the present embodiment, such a change in the flow rate is output as a change in the target value by the
And the
具体的には、本実施形態のプラントの制御装置30は、CPUやROM,RAMなどの記憶手段、I/O等を有するコンピュータで構成され、図1及び図8に示すように、制御対象である吸着塔10の最下部から最上部へ循環させる流量を流量計12で計測し、計測された制御量PVに基づき、操作端である循環させる流体の流量を調節するバルブ13を操作する。
詳細には、制御装置30には、目標値SV1として複数設定されている流量を所定の時間毎に切替えて出力する設定部301と、出力された目標値SV1をフィードバック制御に遅らせて伝達する遅延部302と、目標値SV1をPID演算して目標値SV2を出力する第二のPID演算部303と、PID演算部303から出力された目標値SV2と計測された制御量PVから偏差Eを算出する減算部304と、この偏差Eに基づく操作量をPID演算して出力する第一のPID演算部305と、本発明のフィードフォワード手段であるフィードフォワード制御部306と、フィードフォワード制御部306からの操作量と、PID演算部305からの操作量を加算して、バルブ13に操作量MVを出力する加算部307などが設けられている。
Specifically, the
Specifically, the
設定部301は、少なくとも4つのゾーンに対応する目標値としての流量が設定されており、図8に示すロータリーバルブ20の切替えタイミングに応じて、目標値SV1を変動して出力する。目標値SV1は、遅延部302とフィードフォワード制御部306にそれぞれ入力される。
遅延部302は、図2に示すように、一次遅れ系のフィルタとして機能し、設定部301から出力された目標値SV1がPID演算部302へ入力される立ち上りを遅らせることができる。
また、立ち上りの遅れ時間は、時定数パラメータTjを変化させることで調整することができるようになっている。
The
As illustrated in FIG. 2, the
The rise delay time can be adjusted by changing the time constant parameter Tj.
PID演算部303は、図2に示すように、比例要素303aと、積分要素303bと、微分要素303cと、微積分共通要素303dとで構成されている。
遅延部302によって遅れて伝達された目標値SV1は、最初に、比例要素302と積分要素302bと微分要素302cとに入力され、積分要素302bと微分要素302cからの出力が微積分共通要素302dに入力される。そして、比例要素302と微積分共通要素302dからの出力が加算され、目標値SV2として出力されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
The target value SV1 transmitted with a delay by the
PID演算部305は、図2に示すように、微分先行型のPID演算処理を行う比例積分要素305aと微分要素305bで構成されている。
偏差Eが、比例積分要素305aに入力されるとともに、制御量PVが先行して微分要素305bに入力される。
そして、比例積分要素305aと微分要素305bとの差が、加算部307に出力されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
The deviation E is input to the
The difference between the
このように本実施形態では、PID演算部303とPID演算部305の2つのPID演算部が設けられている。これにより、本実施形態のプラントの制御装置30は、PID演算部303にある比例、積分、微分の各要素にそれぞれ設けられた目標値パラメータα、β、γと、PID演算部305にある比例、積分、微分の各要素にそれぞれ設けられたPIDパラメータ(Kp、Ti、Td)とを個別に調整して、制御対象10を制御する、所謂二自由度PID制御装置として機能するようになっている。
As described above, in this embodiment, two PID calculation units, the
具体的には、図1に示すブロック線図の制御応答は、次式で表される。
PV=[(F+H・G1・G2)・P/(1+G1・P)]×SV1
+[P/(1+G1・P)]×D・・・(1)
なお、F、H、G1、G2、Pは、それぞれ図1に示すように、フィードフォワード制御部306、遅延部302、PID演算部305、PID演算部303、制御対象10の伝達関数を示す。
Specifically, the control response of the block diagram shown in FIG. 1 is expressed by the following equation.
PV = [(F + H · G1 · G2) · P / (1 + G1 · P)] × SV1
+ [P / (1 + G1 · P)] × D (1)
Note that F, H, G1, G2, and P indicate transfer functions of the feedforward control unit 306, the
(1)式からわかるように、右辺第一項の目標値SV1に対して作用するPID制御動作は、伝達関数G1と伝達関数G2であり、一方、右辺第二項の外乱Dに対しては、伝達関数G2は関与せず、伝達関数G1のみ作用する。
その結果、伝達関数G1に係るPID演算部305のPIDパラメータ(Kp、Ti、Td)を、外乱Dが加わった場合にその影響を早急に抑制し得る状態、すなわち外乱抑制最適状態に設定するとともに、伝達関数G2に係るPID演算部303の目標値パラメータα、β、γを、目標値SV1の変動に追随するのに最適な特性状態、すなわち目標値追随最適状態に設定することができる。
このように、本発明のプラントの制御装置30は、目標値SV1と外乱Dの応答に対して各々個別にPID動作の応答特性を調整可能とする二自由度PID制御装置として構成されており、これにより、制御対象10に対して最適な応答を求めることができるようになっている。
As can be seen from the equation (1), the PID control operations acting on the target value SV1 of the first term on the right side are the transfer function G1 and the transfer function G2, while on the other hand, for the disturbance D of the second term on the right side. The transfer function G2 is not involved and only the transfer function G1 acts.
As a result, the PID parameters (Kp, Ti, Td) of the
Thus, the
さらに、本実施形態のプラントの制御装置30には、偏差Eに基づく補償動作の遅れを補い、目標値SV1の変動に応じた操作量MVを直接バルブ13に入力するフィードフォワード手段であるフィードフォワード制御部306が設けられている。
フィードフォワード制御部306には、バルブ13に入力される操作量MVであるバルブ開度Vと、制御対象10から出力され、流量計12により計測される流量fである制御量PVとの入出力特性をあらかじめ記憶する記憶306aと、この入出力特性に基づき、目標値SV1に対応するバルブ開度Vを特定する特定部306bと、設定部301が目標値SV1を変動するタイミングにおいて、変動する目標値SV1から特定されたバルブ開度Vをバルブ13に直接に出力する出力部306cなどから構成されている。
Further, the
The feedforward control unit 306 inputs and outputs a valve opening V that is an operation amount MV input to the
そして、記憶部306aに記憶されているバルブ開度Vと流量fとの入出力特性は、あらかじめ実測されたデータに基づき決定される。
図5は、バルブ開度Vと流量fとの関係を示す実測データであり、図6(a)は、バルブ開度Vを横軸とし、流量fを縦軸として図5をグラフに示した図である。また、図6(b)は、流量fを横軸とし、バルブ開度Vを縦軸として、図5をグラフに示すとともに、実測データに基づき、近似式として算出された入出力特性式を示す図である。
これらの図に示すように、バルブ開度Vと流量fとの関係は、比例関係とならない非線形特性を有している。そこで、これらの実測されたバルブ開度Vと流量fのデータから、次式に示すように、流量fを代入することで、バルブ開度Vが算出可能な近似式である流量f−バルブ開度V特性式を求めることができる。
V=U(f)
=af5+bf4+cf3+df2+ef+g・・・(2)
但し、a〜gは、図5におけるバルブ開度Vと流量fの実測データから求められる定数である。
そして、記憶部306aには、このf−V特性式が、入出力特性として記憶されている。
特定部306bは、このf−V特性式により、目標値SV1である流量fの変動に対応したバルブ開度Vを特定するようになっている。
The input / output characteristics of the valve opening degree V and the flow rate f stored in the
FIG. 5 is actual measurement data showing the relationship between the valve opening V and the flow rate f. FIG. 6A is a graph showing the valve opening V on the horizontal axis and the flow rate f on the vertical axis. FIG. FIG. 6B shows the input / output characteristic equation calculated as an approximate expression based on the actual measurement data while the flow rate f is the horizontal axis, the valve opening degree V is the vertical axis, and FIG. 5 is shown in the graph. FIG.
As shown in these figures, the relationship between the valve opening degree V and the flow rate f has a non-linear characteristic that does not become a proportional relationship. Therefore, from the measured valve opening V and flow f data, as shown in the following equation, by substituting the flow rate f, an approximate expression that can calculate the valve opening V is flow rate f−valve opening. A degree V characteristic equation can be obtained.
V = U (f)
= Af 5 + bf 4 + cf 3 + df 2 + ef + g (2)
However, ag is a constant calculated | required from the measured data of the valve opening degree V and the flow volume f in FIG.
The
The specifying
具体的には、図4に示すように、特定部306bでは、設定部301で設定された前回の目標値SV1(n−1)と、新たに設定された今回の目標値SV1(n)である各々の流量fを、f−V特性式に代入して、前回の目標値SV1(n−1)に対応したバルブ開度V(n−1)と今回の目標値SV1(n)に対応したバルブ開度V(n)を算出する。
そして、さらに、特定部306bでは、前回のバルブ開度V(n−1)と今回のバルブ開度V(n)との差分ΔV(=V(n)−V(n−1))を算出し、この差分ΔVをバルブ13に出力する操作量として特定する。
このように、実測データに基づく近似式から操作量を特定するため、操作端と制御対象が実際に有する特性から、かけ離れた操作量となることはない。また、実測データに基づく近似式から操作量を特定するため、入出力特性が非線形性を有する制御対象にも適用できる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the specifying
Further, the specifying
As described above, since the operation amount is specified from the approximate expression based on the actually measured data, the operation amount is not far from the characteristic that the operation end and the control target actually have. Further, since the manipulated variable is specified from the approximate expression based on the actually measured data, the present invention can be applied to a controlled object whose input / output characteristics have nonlinearity.
次に、出力部306cは、この差分ΔVを、設定部301が変動する目標値SV1を出力するタイミングで、バルブ13の操作量として図1に示す加算部307に出力する。
その結果、加算部307において、PID演算部305からの出力と、フィードフォワード制御部306からの出力が加算され、この加算値が操作量MVとしてバルブ13に入力されるようになっている。
ところが、遅延部302を介して、フィードバック制御に伝達される目標値SV1の変動は、立ち上りが遅れるため、設定部301が変動する目標値SV1を出力するタイミングでは、フィードフォワード制御部306からの出力が先にバルブ13に入力されるようになっている。
このように、フィードフォワード制御部306が、目標値SV1の変動に応じた操作量を直接バルブ13に入力するため、目標値SV1の変動に対する応答特性を飛躍的に向上することができる。
また、フィードフォワード制御部306からの出力は、前回のバルブ開度V(n−1)と今回のバルブ開度V(n)との差分ΔVであり、絶対値と異なり、相対的な値となるため、絶対誤差を減少することができる。
Next, the
As a result, in the adding
However, since the rise of the fluctuation of the target value SV1 transmitted to the feedback control via the
Thus, since the feedforward control part 306 inputs the operation amount according to the fluctuation | variation of target value SV1 directly to the valve |
Further, the output from the feedforward control unit 306 is a difference ΔV between the previous valve opening V (n−1) and the current valve opening V (n). Therefore, the absolute error can be reduced.
また、遅延部302の一次遅れ系のフィルタにおける時定数Tjは、出力部306cから直接バルブ13に入力される操作量に対して、制御対象10から出力される流量の応答特性と、位相がほぼ一致するように設定されている。
すなわち、制御対象10は、遅れ時間やむだ時間を有することから、フィードフォワード制御部306による直接操作に対しても、応答が遅れることになるため、この応答特性に合わせて、遅延部302の時定数Tjが設定されている。
その結果、遅延部302を介して、フィードバック制御に伝達される目標値変動の時間的な変化と、フィードフォワード制御部306の出力部306cからの出力によって生じる目標値変動に対する応答特性とは、位相が一致することになるため(SV1≒PV)、目標値が変動するタイミングにおいて、偏差Eの発生を抑制することができ、PID演算部305はほとんど動作しないようになっている。
つまり、PID演算部305は、目標値が変動した後において、偏差Eの迅速な整定と、外乱Dの抑制とを担うPID制御手段として機能するようになっている。
In addition, the time constant Tj in the first-order lag filter of the
That is, since the
As a result, the temporal change of the target value fluctuation transmitted to the feedback control via the
That is, the
このような本実施形態のプラントの制御装置30における制御に基づく実際の制御結果を図7に示す。
図7は、設定部301から出力される目標値(破線)の変動に対する実測された制御量(実線)の応答特性を示す図である。
これを前述の図9と比べると、制御量が目標値に対して所定の範囲に収束するまでに要する時間(整定時間)が半分以下(約1分)となり、応答性が格段に向上していることがわかる。
このように、本発明のプラントの制御装置30では、フィードフォワード制御部306が、目標値SV1の変動に対応する操作量を直接バルブ13に入力することで、制御対象10の応答を速めることができるとともに、遅延部302により位相を遅らせることで、PID演算部305による補償動作と干渉することなく、最適な制御を行うことができる。
FIG. 7 shows an actual control result based on the control in the
FIG. 7 is a diagram illustrating the response characteristics of the actually measured control amount (solid line) with respect to fluctuations in the target value (broken line) output from the
Compared with FIG. 9 described above, the time required for the controlled variable to converge to a predetermined range with respect to the target value (settling time) is less than half (about 1 minute), and the responsiveness is greatly improved. I understand that.
Thus, in the
さらに、本実施形態では、フィードフォワード制御部306からの操作量出力を変化させる可変手段を備えている。
具体的には、前述した記憶部306aに記憶されているf−V特性式(式(2))において、調整可能なパラメータとして、適応ゲインKaと、切替係数Mが次式のように設定されている。
V=Ka・M・U(f)・・・(3)
(3)式において、適応ゲインKaは、フィードフォワード制御部306の出力部306cから出力される操作量を加減調整するパラメータとして設定してある。
一方、切替係数Mは、‘0’又は‘1’のいずれかを選択可能なパラメータとして設定してある。
これにより、フィードフォワード制御部306からの出力をゼロにすることもできる。すなわち、フィードフォワード制御部306の機能を停止状態又は作動状態に切替えることができるようになっている。
Further, in the present embodiment, a variable unit that changes the operation amount output from the feedforward control unit 306 is provided.
Specifically, in the fV characteristic equation (Equation (2)) stored in the
V = Ka · M · U (f) (3)
In the equation (3), the adaptive gain Ka is set as a parameter for adjusting the operation amount output from the
On the other hand, as the switching coefficient M, either “0” or “1” is set as a selectable parameter.
Thereby, the output from the feedforward control part 306 can also be made zero. That is, the function of the feedforward control unit 306 can be switched to a stopped state or an operating state.
すなわち、吸着分離装置1の稼動状況や、変動させる目標値流量の差に応じて、フィードフォワード制御を行うか否か選択できる。
また、フィードフォワード制御部306が停止状態のときは、遅延部302が機能しないようにする切替手段を備えることもできる。
さらに、前述の第二のPID演算部303の目標値パラメータα、β、γにおいても、図2に示すようにα=1、β=0、γ=0とすることにより、PID演算部303の伝達関数を‘1’とすることができ、これにより、PID演算部305のみからなるPID制御装置とすることもできる。
このように、本実施形態のプラントの制御装置30は、上述のパラメータを調整することで、吸着分離装置1の稼動状況や、変動させる目標値流量の差、さらには応答特性が異なる制御対象にも対応できる。
That is, it is possible to select whether or not to perform the feedforward control depending on the operation status of the
In addition, a switching unit that prevents the
Further, the target value parameters α, β, and γ of the second
As described above, the
以上説明したように、本発明のプラントの制御装置によれば、目標値の変動に応じた操作量を直接操作端に入力することで、偏差に基づく補償動作の遅れを補い、応答性を向上させることができる。特に、目標値が大きく変動し、操作端に入力される操作量と当該操作量に対応して出力される制御量とが非線形を有するとともに、遅れ時間、むだ時間を有する制御対象を最適に制御することができる。 As described above, according to the plant control apparatus of the present invention, the operation amount corresponding to the fluctuation of the target value is directly input to the operation end, thereby compensating for the delay of the compensation operation based on the deviation and improving the responsiveness. Can be made. In particular, the target value fluctuates greatly, and the operation amount input to the operation end and the control amount output corresponding to the operation amount are non-linear, and the control target having delay time and dead time is optimally controlled. can do.
以上、本発明のプラントの制御装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係るプラントの制御装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。
例えば、本実施形態では、プラントの制御装置を、吸着分離装置に適用したが、一般的に広い設定範囲を有する流量制御や、加熱炉のダンパーの制御など、操作端の操作量に対する制御対象からの出力特性が非線形性を有するプラントの制御に適用できる。
また、本実施形態では、二自由度PID制御として、第二のPID演算部を設定部301の後段に設けたが、二自由度PID制御は、さまざまな構成が提案されていることから、目標値の変動に作用するパラメータと、外乱の抑制に作用するパラメータとが、各々個別に調整できれば足り、本実施形態の構成には限定されない。
また、操作端は、制御対象に応じて変わるため、バルブに限定するものではない。例えば、ダンパーなどの操作量と出力される制御量とが非線形を有する操作端に適用できる。
As mentioned above, although preferable embodiment of the control apparatus of the plant of this invention was described, the control apparatus of the plant which concerns on this invention is not limited only to embodiment mentioned above, A various change implementation is carried out in the scope of this invention. It goes without saying that it is possible.
For example, in the present embodiment, the plant control device is applied to the adsorption separation device. However, from a control target for the operation amount of the operation end, such as a flow control generally having a wide setting range or a damper control of a heating furnace. It can be applied to control of a plant whose output characteristics are nonlinear.
In the present embodiment, as the two-degree-of-freedom PID control, the second PID calculation unit is provided after the
Further, the operation end is not limited to the valve because it changes depending on the control target. For example, the present invention can be applied to an operation end in which an operation amount of a damper or the like and an output control amount are nonlinear.
本発明は、プラントの制御装置として広く利用することができる。 The present invention can be widely used as a plant control device.
1 吸着分離装置
12 流量計
13 バルブ
30 制御装置
302 遅延部
303 PID演算部
305 PID演算部
306 フィードフォワード制御部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
所定の操作端に入力される操作量とこの操作量に対する前記制御対象から出力される制御量との入出力特性をあらかじめ記憶する記憶部と、
前記入出力特性に基づき、目標値に対応する操作量を特定する特定部と、
目標値が変動するタイミングにおいて、変動する目標値から特定される操作量を前記操作端に出力する出力部と、を有するフィードフォワード制御手段を備えることを特徴とするプラントの制御装置。 A plant control apparatus that performs feedback control of a predetermined control object based on a deviation between a set target value and a control amount,
A storage unit that stores in advance input / output characteristics of an operation amount input to a predetermined operation end and a control amount output from the control target with respect to the operation amount;
A specifying unit for specifying an operation amount corresponding to a target value based on the input / output characteristics;
An apparatus for controlling a plant, comprising: a feedforward control unit having an output unit that outputs an operation amount specified from a changing target value to the operation end at a timing at which the target value changes.
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