JP2014081758A - Control device and control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a risk which may be generated when the arithmetic function or communicating function of a device on which advanced control is mounted stop.SOLUTION: An upper side control arithmetic part 10 calculates manipulated variables MV2 by an advanced control arithmetic operation. An input/output data storage part 12 stores the input variables of a polynomial model as input result data and the manipulated variables MV2 as output result data. An execution instruction part 13 instructs the execution of inductive analysis in a preliminarily specified timing. An inductive analysis part 14 executes inductive analysis by using the nearest data set stored in the input/output data storage part 12, and calculates the coefficient of the polynomial model. A lower side control arithmetic part 20 calculates manipulated variables MV1 by the polynomial model. A manipulated variable output part 22 adopts the manipulated variables MV2 as manipulated variables MV in a control cycle in which the manipulated variables MV2 are set, and adopts the manipulated variables MV1 as the manipulated variables MV in a control cycle in which the manipulated variables MV2 are not set.

Description

本発明は、高度制御のような上位側制御の停止を下位側の制御で補うバックアップ機能を実現する制御装置および制御方法に関するものである。   The present invention relates to a control device and a control method for realizing a backup function that compensates for stoppage of higher-order control such as advanced control by lower-order control.

従来より、多変数モデル予測制御などの技術に基づく高度制御(例えば大規模プラントで利用されるAdvanced Process Control)技術が知られている。多変数モデル予測制御は、制御変数や操作変数などの多変数間の関係をモデル化して、拘束条件や経済効率などの相互関係を与えることで、最適運転・経済運転を行なうための制御である。このような多変数モデル予測制御(特許文献1参照)あるいは多点温度均熱化制御(特許文献2参照)の上位側や目標値整形制御(特許文献3参照)の上位側やシミュレーションベースのオープンループ制御(特許文献4参照)のような高度制御と、PID制御とのハイブリッド制御を実現する手法としては、上位側の高度制御の出力を下位側のPID制御の設定値SPとして設定する手法が考えられる。   Conventionally, advanced control (for example, Advanced Process Control used in a large-scale plant) based on a technique such as multivariable model predictive control is known. Multivariable model predictive control is control for optimal operation and economic operation by modeling the relationship between multivariables such as control variables and manipulated variables and giving mutual relationships such as constraint conditions and economic efficiency. . The upper side of such multivariable model predictive control (see Patent Document 1) or multipoint temperature equalization control (see Patent Document 2), the upper side of target value shaping control (see Patent Document 3), and the opening of a simulation base As a technique for realizing hybrid control of altitude control such as loop control (see Patent Document 4) and PID control, there is a technique of setting the output of the higher-level altitude control as the set value SP of the lower-level PID control. Conceivable.

図6は高度制御とPID制御とを組み合わせたハイブリッド制御系の構成を示すブロック図である。多くのケースで、高度制御演算装置100は、複数の状態観測値を取り込む多入力のアルゴリズムが採用され、シミュレーションや最適化演算などを経て、温度や圧力などの状態量について維持すべき値(目標値)を算出する。このような高度制御演算装置100は、PCなどのハイスペックなハードウェアで実現される。そして、温度や圧力などの単変数の状態量を目標値に維持するために、温調計101は、高度制御演算装置100が算出した目標値を設定値SPとして、制御対象102(図6の例では半導体製造装置)の電力調整器やバルブ等への指示値である操作量MVを、PID制御演算により算出する。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a hybrid control system combining altitude control and PID control. In many cases, the advanced control arithmetic device 100 employs a multi-input algorithm that takes in a plurality of state observation values, and through simulations and optimization calculations, values to be maintained for state quantities such as temperature and pressure (targets) Value). Such an advanced control arithmetic device 100 is realized by high-spec hardware such as a PC. Then, in order to maintain a single variable state quantity such as temperature and pressure at the target value, the temperature controller 101 uses the target value calculated by the altitude control arithmetic device 100 as the set value SP (see FIG. 6). In the example, an operation amount MV, which is an instruction value to a power regulator or a valve of a semiconductor manufacturing apparatus) is calculated by PID control calculation.

したがって、上位側の高度制御演算装置100のハードウェアが故障したとしても、設定値SPが維持されたままのPID制御が継続するので、温度や圧力などの状態量が暴走することは起こらない。すなわち、制御方式としては、高度制御の異常をPID制御で補うバックアップ構造(分散化構造)になる。   Therefore, even if the hardware of the host-side advanced control arithmetic device 100 fails, the PID control is continued while the set value SP is maintained, so that the state quantities such as temperature and pressure do not run away. That is, the control method is a backup structure (distributed structure) that compensates for abnormalities in advanced control with PID control.

一方で、高度制御演算装置100が、操作量MVを直接算出するケースもある(図7)。この場合、制御方式としては、ハイスペックハードウェアによる集中方式と言うべき構造(集中化構造)になる。   On the other hand, there is a case where the advanced control arithmetic device 100 directly calculates the operation amount MV (FIG. 7). In this case, the control system has a structure (centralized structure) that should be called a centralized system using high-spec hardware.

特許第3758862号公報Japanese Patent No. 3758862 特許第4358674号公報Japanese Patent No. 4358673 特許第4639821号公報Japanese Patent No. 4639821 特開平10−285804号公報JP-A-10-285804

多くのケースで、高度制御は複数の状態観測値を取り込む多入力の複雑なアルゴリズムが採用されるのであるが、それゆえに演算量も大きくなる。そして、演算量が大きい(演算や通信が集中的になる)高度制御は、演算機能や通信機能が停止するリスクも無視できないということになるので、図7に示したような集中化構造で装置を実装するのは、リスクの高い計装ということになる。   In many cases, the advanced control employs a complex algorithm with multiple inputs that takes in a plurality of state observation values, and therefore the amount of computation is also large. Further, since the advanced control with a large amount of calculation (calculation and communication becomes intensive), the risk that the calculation function and the communication function are stopped cannot be ignored. Therefore, the apparatus has a centralized structure as shown in FIG. Implementing is an instrument with high risk.

図7に示したような集中化構造で高度制御演算装置100の演算機能や通信機能が停止してしまうと、例えば、半導体、石油化学、鉄鋼などの製造プロセスにおける状態量制御(温度制御や圧力制御など)では、製造停止になるなど大きな問題が生じる。また、熱源最適化などのエネルギー管理を含む建物の空調制御では、電力デマンド超過などの問題が生じる。   When the calculation function and communication function of the advanced control arithmetic device 100 are stopped in the centralized structure as shown in FIG. 7, for example, state quantity control (temperature control or pressure) in the manufacturing process of semiconductor, petrochemical, steel, etc. In the case of control, etc., a big problem such as production stoppage occurs. In addition, in the air conditioning control of buildings including energy management such as heat source optimization, problems such as excess power demand arise.

図6に示したような分散化構造であれば、高度制御演算装置100の異常を下位の温調計101で補うことができるが、図7に示したように高度制御演算装置100が操作量MVを直接算出するケースでは、市販の温調計101をそのまま利用することは困難である。   If the distributed structure as shown in FIG. 6 is used, the abnormality of the advanced control arithmetic device 100 can be compensated by the lower temperature controller 101. However, as shown in FIG. In the case of directly calculating the MV, it is difficult to use the commercially available temperature controller 101 as it is.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、操作量MVを直接算出する高度制御が実装された高度制御演算装置の演算機能や通信機能が停止したときに発生し得る製造停止、電力デマンド超過、制御性能低下などのリスクを低減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。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a production stoppage that can occur when an arithmetic function or a communication function of an advanced control arithmetic device in which advanced control for directly calculating an operation amount MV is implemented, It is an object of the present invention to provide a control device and a control method that can reduce risks such as excess power demand and control performance degradation.

本発明の制御装置は、高度制御演算により操作量を算出する上位側制御演算装置と、高度制御を代行可能な多項式モデルにより操作量を算出する下位側制御演算装置とを備え、前記上位側制御演算装置は、高度制御演算により入力変数から操作量MV2を予め規定された制御周期毎に算出する上位側制御演算手段と、この上位側制御演算手段で算出された操作量MV2を前記下位側制御演算装置に設定する上位側操作量設定手段と、前記多項式モデルの入力変数を入力実績データ、前記上位側制御演算手段で算出された操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶する入出力データ記憶手段と、予め規定されたタイミングで、帰納的解析を実行するように指示する実行指示手段と、この実行指示手段からの指示に応じて、前記入出力データ記憶手段に記憶されたデータセットのうち直近の収集期間で収集されたデータセットを利用して帰納的解析を実行し、前記多項式モデルの係数を算出する帰納的解析手段と、この帰納的解析手段で算出された前記多項式モデルの係数を前記下位側制御演算装置に設定する係数出力手段とを有し、前記下位側制御演算装置は、前記多項式モデルにより入力変数から操作量MV1を予め規定された制御周期毎に算出する下位側制御演算手段と、操作量MV2が設定された制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV2を採用し、操作量MV2が設定されなかった制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV1を採用し、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力手段とを有することを特徴とするものである。   The control device of the present invention includes a high-order control arithmetic device that calculates an operation amount by advanced control arithmetic, and a low-order control arithmetic device that calculates an operation amount by a polynomial model that can perform advanced control. The arithmetic device is a high-order side control arithmetic means for calculating an operation amount MV2 from an input variable by advanced control arithmetic at every predetermined control period, and the low-order side control arithmetic value MV2 calculated by the high-order side control arithmetic means. The input result data and the output results are obtained by using the upper operation amount setting means to be set in the arithmetic device, the input variables of the polynomial model as input result data, and the operation amount MV2 calculated by the upper control operation means as output result data. Input / output data storage means for storing data as a data set, and execution instruction means for instructing to perform inductive analysis at a predetermined timing In response to an instruction from the execution instruction unit, an inductive analysis is performed using a data set collected in the most recent collection period among the data sets stored in the input / output data storage unit, and the polynomial model Recursive analysis means for calculating the coefficient of the above, and coefficient output means for setting the coefficient of the polynomial model calculated by the recursive analysis means in the low-order control arithmetic device, the low-order control arithmetic device is The lower-order control calculation means for calculating the operation amount MV1 from the input variable by the polynomial model for each predetermined control cycle, and the operation amount MV to be output to the control target in the control cycle in which the operation amount MV2 is set. In the control cycle in which the operation amount MV2 is adopted and the operation amount MV2 is not set, the operation amount MV1 is adopted as the operation amount MV to be output to the control target, and the operation amount MV It is characterized in that it has a manipulated variable output means for outputting the control target.

また、本発明の制御装置の1構成例において、前記上位側制御演算装置は、前記下位側制御演算装置よりも複雑な演算を実行可能なコンピュータであり、前記下位側制御演算装置は、前記上位側制御演算装置よりも安定して動作するように設計された制御機器であり、前記高度制御演算は、前記下位側制御演算装置では処理できないレベルの演算である。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記制御対象は、一連の制御工程が繰り返される性質のものであり、前記予め規定されたタイミングは、前記一連の制御工程が完了したタイミングである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記制御対象は、製造プロセスにおける状態量であり、前記予め規定されたタイミングは、製造プロセスの一連の制御工程が完了したタイミングである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記制御対象は、空調制御における状態量であり、前記予め規定されたタイミングは、エネルギー管理の実施単位となる一連の制御工程が完了したタイミングである。
また、本発明の制御装置の1構成例において、前記多項式モデルの数式は、PID制御演算を実現する数式であり、前記下位側制御演算手段は、PID制御演算手段として機能する。
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the higher-order control arithmetic device is a computer that can execute more complex arithmetic than the lower-order control arithmetic device, and the lower-order control arithmetic device is the upper control arithmetic device. It is a control device designed to operate more stably than the side control arithmetic unit, and the advanced control arithmetic is an operation at a level that cannot be processed by the lower side control arithmetic unit.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the control target has a property that a series of control steps are repeated, and the predetermined timing is a timing at which the series of control steps are completed. .
In one configuration example of the control device of the present invention, the control target is a state quantity in a manufacturing process, and the predetermined timing is a timing at which a series of control steps of the manufacturing process is completed.
Moreover, in one structural example of the control apparatus of this invention, the said control object is a state quantity in air-conditioning control, and the said pre-determined timing is a timing when the series of control process used as the execution unit of energy management was completed. is there.
Further, in one configuration example of the control device of the present invention, the formula of the polynomial model is a formula that realizes PID control calculation, and the lower-level control calculation means functions as PID control calculation means.

また、本発明の制御方法は、上位側制御演算装置の上位側制御演算手段が、高度制御演算により入力変数から操作量MV2を予め規定された制御周期毎に算出する上位側制御演算ステップと、前記上位側制御演算手段の上位側操作量設定手段が、前記上位側制御演算ステップで算出された操作量MV2を下位側制御演算装置に設定する上位側操作量設定ステップと、前記上位側制御演算手段の入出力データ記憶手段が、多項式モデルの入力変数を入力実績データ、前記上位側制御演算ステップで算出された操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶する入出力データ記憶ステップと、前記上位側制御演算手段の実行指示手段が、予め規定されたタイミングで、帰納的解析を実行するように指示する実行指示ステップと、前記上位側制御演算手段の帰納的解析手段が、前記実行指示ステップによる指示に応じて、前記入出力データ記憶手段に記憶されたデータセットのうち直近の収集期間で収集されたデータセットを利用して帰納的解析を実行し、前記多項式モデルの係数を算出する帰納的解析ステップと、前記上位側制御演算手段の係数出力手段が、前記帰納的解析ステップで算出された前記多項式モデルの係数を前記下位側制御演算装置に設定する係数出力ステップと、前記下位側制御演算装置の下位側制御演算手段が、前記多項式モデルにより入力変数から操作量MV1を予め規定された制御周期毎に算出する下位側制御演算ステップと、前記下位側制御演算装置の操作量出力手段が、操作量MV2が設定された制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV2を採用し、操作量MV2が設定されなかった制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV1を採用し、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力ステップとを備えることを特徴とするものである。   Further, the control method of the present invention includes a high-order control calculation step in which the high-order control calculation means of the high-order control calculation device calculates the manipulated variable MV2 from the input variable by the advanced control calculation for each predetermined control cycle; An upper operation amount setting means for setting the operation amount MV2 calculated in the upper control calculation step in the lower control operation device; The input / output data storage means sets the input variable of the polynomial model as input result data, the operation amount MV2 calculated in the higher-level control calculation step as output result data, and sets the input result data and output result data as a data set. As the input / output data storage step and the execution instruction means of the higher-level control calculation means perform inductive analysis at a predetermined timing. And an inductive analysis means of the higher-level control calculation means, in response to an instruction by the execution instruction step, the latest collection of the data sets stored in the input / output data storage means An inductive analysis step of calculating a coefficient of the polynomial model by performing an inductive analysis using a data set collected in a period, and a coefficient output means of the higher-order control arithmetic means in the inductive analysis step A coefficient output step for setting the calculated coefficient of the polynomial model in the lower-order control arithmetic device, and lower-order control arithmetic means of the lower-order control arithmetic device predetermine the manipulated variable MV1 from the input variable by the polynomial model. The operation amount MV2 is set in the lower-order side control operation step for calculating every control cycle and the operation amount output means of the lower-order control operation device. In the control cycle, the operation amount MV2 is employed as the operation amount MV to be output to the control target, and in the control cycle in which the operation amount MV2 is not set, the operation amount MV1 is employed as the operation amount MV to be output to the control target. And an operation amount output step for outputting the operation amount MV to the control target.

本発明によれば、高度制御演算により操作量を算出する上位側制御演算装置に、上位側制御演算手段と上位側操作量設定手段と入出力データ記憶手段と帰納的解析手段と係数出力手段とを設け、高度制御を代行可能な多項式モデルにより操作量を算出する下位側制御演算装置に、下位側制御演算手段と操作量出力手段とを設けることにより、操作量MVを直接算出する高度制御アルゴリズムが実装された上位側制御演算装置の演算機能や通信機能が停止したときに発生し得る製造停止、電力デマンド超過、制御性能低下などのリスクを低減することができる。また、本発明では、直近の実績データを利用して入力変数の変動範囲を限定することで、多項式近似を容易に行なうことができる。また、本発明では、上位側制御演算装置のハードウェアの故障などだけではなく、高度制御のパラメータ修正を行なう計画的なメンテナンス時にも対応することができる。   According to the present invention, a host control arithmetic unit that calculates an operation amount by advanced control computation includes a host control calculation unit, a host operation amount setting unit, an input / output data storage unit, an inductive analysis unit, and a coefficient output unit. Advanced control algorithm for directly calculating the manipulated variable MV by providing lower-order control computation means and manipulated variable output means in the lower-order control computation device that computes the manipulated variable using a polynomial model that can perform advanced control Can be reduced in risks such as production stoppage, excess power demand, and control performance degradation that can occur when the computation function and communication function of the host-side control computation device in which is installed. Further, in the present invention, polynomial approximation can be easily performed by limiting the variation range of the input variable using the latest result data. Further, according to the present invention, it is possible to cope with not only a hardware failure of the host control arithmetic device but also a planned maintenance for correcting the parameters of the advanced control.

また、本発明では、制御対象を、一連の制御工程が繰り返される性質のものとし、一連の制御工程が完了したタイミングを、予め規定されたタイミングとして、このタイミングで帰納的解析を実行するように指示を出すので、直近の実績データを用いて多項式近似を容易に行なうことができる。   Further, in the present invention, the control target is of a nature in which a series of control steps are repeated, and the recursive analysis is executed at this timing with the timing at which the series of control steps are completed as a predetermined timing. Since an instruction is issued, polynomial approximation can be easily performed using the latest performance data.

また、本発明では、多項式モデルの数式として、PID制御演算を実現する数式を用いることにより、下位側制御演算装置の下位側制御演算手段をPID制御演算手段として機能させることができる。   Further, in the present invention, the lower-level control calculation means of the lower-level control calculation device can be caused to function as the PID control calculation means by using a mathematical expression that realizes the PID control calculation as the mathematical expression of the polynomial model.

本発明の第1の実施の形態に係る制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る高度制御演算装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the advanced control arithmetic unit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る専用コントローラの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the exclusive controller which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 入力実績データと出力実績データの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of input performance data and output performance data. 高度制御とPID制御とを組み合わせたハイブリッド制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hybrid control system which combined altitude control and PID control. 高度制御単独の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of single advanced control.

[発明の原理1]
分散配置により高度制御を代行できるハードウェアとしては、専用コントローラとして利用可能なプログラマブルコントローラ(PLC:Programmable Logic Controller)がある。このような専用コントローラを用いる場合、多入力の複雑なアルゴリズムは実装できない。そこで、帰納的解析手法などにより求められるコンパクトな多項式モデルを、専用コントローラに実装し、高度制御演算装置の下位側(バックアップ側)に配置するものとする。
[Principle of Invention 1]
As hardware that can perform advanced control by distributed arrangement, there is a programmable logic controller (PLC) that can be used as a dedicated controller. When such a dedicated controller is used, a complex algorithm with multiple inputs cannot be implemented. Therefore, it is assumed that a compact polynomial model obtained by an inductive analysis method or the like is mounted on a dedicated controller and arranged on the lower side (backup side) of the advanced control arithmetic device.

専用コントローラを用いる場合、多入力である入力変数の全ての変数域をカバーする多項式を作成するのは、困難と考えるのが妥当である。その理由は、下記の(A)、(B)のとおりである。
(A)事前に全入力変数域をカバーするシミュレーションにより、帰納的解析手法で利用するデータを生成させるのは、困難であると同時に効率的ではない。
(B)強非線形系の複雑な入出力関係になれば、全変数域を実用レベルの精度で置換(近似)できる多項式を得るのが困難である。
When using a dedicated controller, it is reasonable to think that it is difficult to create a polynomial that covers the entire variable range of an input variable that has multiple inputs. The reason is as follows (A) and (B).
(A) It is difficult and inefficient to generate data to be used in an inductive analysis method by a simulation that covers all input variable ranges in advance.
(B) If the input / output relationship of the strongly nonlinear system is complicated, it is difficult to obtain a polynomial that can replace (approximate) the entire variable range with a practical level of accuracy.

そこで、発明者は、予め規定された直近の実績データ(上位側の高度制御の実績データ)を用いて簡単な多項式モデルを作成し、高度制御アルゴリズムの非常時用バックアップとして、分散配置の専用コントローラに定期的に多項式モデルの係数をダウンロードすることに想到した。このような構成によれば、入力変数の全ての変数域をカバーする多項式モデルを作成するよりも合理的である。その理由は、下記の(C)、(D)のとおりである。   Therefore, the inventor creates a simple polynomial model using the latest data (preliminary high-level control data) specified in advance, and uses a dedicated controller for distributed arrangement as an emergency backup of the high-level control algorithm. I came up with periodically downloading the coefficients of the polynomial model. Such a configuration is more rational than creating a polynomial model that covers the entire variable range of the input variable. The reason is as follows (C) and (D).

(C)多数ある入力変数の全てが同じペースで変動するわけではなく、いくつかの入力変数には多項式係数の定期的なダウンロードのペースよりも変動が遅いものが含まれると考えるのが妥当である。したがって、そのような入力変数は、規定された直近の範囲においてはほぼ一定値になり、実質的に変数として扱われないので、多項式近似が行ないやすくなる。 (C) Not all of the many input variables fluctuate at the same pace, and it is reasonable to think that some input variables include those that fluctuate slower than the pace of regular download of polynomial coefficients. is there. Therefore, such an input variable has a substantially constant value in the latest specified range and is not substantially treated as a variable, so that polynomial approximation is easily performed.

(D)多数ある入力変数の多くのものが、最小値から最大値までの全範囲にわたって観測・計測されるわけではなく、製造プロセスの工程などに依存して変動範囲が限られる。したがって、直近の実績データを利用して変動範囲を限定することで、入出力間の非線形性を緩和できるので、多項式近似が行ないやすくなる。 (D) Many of the many input variables are not observed and measured over the entire range from the minimum value to the maximum value, and the range of variation is limited depending on the process of the manufacturing process. Therefore, since the nonlinearity between input and output can be alleviated by limiting the fluctuation range using the latest performance data, it is easy to perform polynomial approximation.

[発明の原理2]
半導体、石油化学、鉄鋼などの製造プロセスであれば、特に製造プロセスの繰返し工程を基準にして、直近の実績データを規定するのが好ましい。例えば温度制御であれば、1回の昇降温動作を一連の制御工程としたり、3回の昇降温動作を一連の制御工程としたりして、これら一連の制御工程が完了したタイミングを、多項式モデルを更新するタイミングとする。そして、製造プロセスに冷却水や圧縮空気を供給するユーティリティなどの外的環境要素(冷却水温度、空気圧)や、ヒータ劣化や配管汚れなどに起因する内的環境要素(最大発熱量、最大流量)は、「変動が遅いもの」に相当する。
[Principle of Invention 2]
In the case of a manufacturing process for semiconductors, petrochemicals, steel, etc., it is preferable to define the latest performance data based on the repetitive steps of the manufacturing process. For example, in the case of temperature control, a single temperature increasing / decreasing operation is set as a series of control steps, or three times of temperature increasing / decreasing operations are set as a series of control steps. Is the timing to update. And external environmental factors (cooling water temperature, air pressure) such as utilities for supplying cooling water and compressed air to the manufacturing process, and internal environmental factors (maximum heat generation, maximum flow rate) due to heater deterioration and piping contamination Corresponds to “slow fluctuation”.

また、エネルギー管理を含む空調制御であれば、外気変動サイクルに対応するエネルギー管理の工程を基準にして、直近の実績データを規定するのが好ましい。例えば1日を一連の制御工程としたり、3日間を一連の制御工程としたりして、これら一連の制御工程が完了したタイミングを、多項式モデルを更新するタイミングとする。そして、日間での変動が小さい季節変動要素は、「変動が遅いもの」に相当する。   In the case of air-conditioning control including energy management, it is preferable to define the latest performance data based on the energy management process corresponding to the outside air fluctuation cycle. For example, one day is set as a series of control steps, and three days are set as a series of control steps, and the timing at which these series of control steps are completed is set as the timing for updating the polynomial model. The seasonal variation element with small fluctuations in days corresponds to “slow fluctuations”.

以上のようにして直近の実績データを規定すれば、本来必要な入力変数が必要な変動範囲だけ観測・計測される形で、実績データを収集できるようになる。すなわち、直近の一連の制御工程を再現するための多項式モデルを作成可能な実績データを収集できるようになる。このような実績データの規定方法によれば、直近の実績データ以外のデータ(過去の大量の実績データ)を、保存しておく必要もない。   If the latest result data is defined as described above, the result data can be collected in such a way that the necessary input variable is observed and measured only in the required fluctuation range. That is, it is possible to collect performance data that can create a polynomial model for reproducing the most recent series of control processes. According to such a method for defining actual data, it is not necessary to store data other than the latest actual data (a large amount of past actual data).

[第1の実施の形態]
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。本実施の形態は、広い概念でのフレームワークとしての例を示すものである。図1は本実施の形態に係る制御系の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御系は、上位側制御演算装置である高度制御演算装置1と、下位側制御演算装置である専用コントローラ2と、制御対象3とから構成される。図1では、制御対象3として、半導体製造プロセスで用いる半導体製造装置を例に挙げている。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment shows an example of a framework with a broad concept. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control system according to the present embodiment. The control system of the present embodiment includes an advanced control arithmetic device 1 that is a higher-level control arithmetic device, a dedicated controller 2 that is a lower-level control arithmetic device, and a control object 3. In FIG. 1, a semiconductor manufacturing apparatus used in a semiconductor manufacturing process is taken as an example of the control target 3.

図2は本実施の形態の制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置は、図1に示した高度制御演算装置1と専用コントローラ2とから構成される。
高度制御演算装置1は、高度制御演算により入力変数から操作量MV2を予め規定された制御周期毎に算出する上位側制御演算部10と、操作量MV2を専用コントローラ2内の後述する操作量出力部に設定する上位側操作量設定部11と、多項式モデルの入力変数を入力実績データ、上位側制御演算部10で算出された操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶する入出力データ記憶部12と、予め規定されたタイミングで、帰納的解析を実行するように指示する実行指示部13と、実行指示部13からの指示に応じて、入出力データ記憶部12に記憶されたデータセットのうち直近の収集期間で収集されたデータセットを利用して帰納的解析を実行し、入出力間の関係を表す多項式モデルの係数を算出する帰納的解析部14と、算出された多項式モデルの係数を、専用コントローラ2内の後述する係数設定部に出力する係数出力部15とを有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the control device of the present embodiment. The control device according to the present embodiment includes the advanced control arithmetic device 1 and the dedicated controller 2 shown in FIG.
The advanced control calculation device 1 includes an upper control calculation unit 10 that calculates an operation amount MV2 from input variables by an advanced control calculation for each predetermined control cycle, and an operation amount output to be described later in the dedicated controller 2 in the dedicated controller 2. The input actual data and the output actual data are set as the upper operation amount setting unit 11 set in the unit, the input variable of the polynomial model as the input actual data, and the operation amount MV2 calculated by the upper control calculation unit 10 as the output actual data. In accordance with an instruction from the execution instruction unit 13 and an input / output data storage unit 12 that stores the data as a data set, an execution instruction unit 13 that instructs execution of inductive analysis at a predetermined timing, Perform inductive analysis using the data set collected in the most recent collection period among the data sets stored in the output data storage unit 12, and determine the relationship between input and output Having a recursive analysis unit 14 for calculating the coefficients of the to polynomial model, the coefficients of the calculated polynomial model, and a coefficient output section 15 for outputting to the coefficient setting unit to be described later in the dedicated controller 2.

専用コントローラ2は、多項式モデルにより入力変数から操作量MV1を予め規定された制御周期毎に算出する下位側制御演算部20と、操作量MV1を後述する操作量出力部に設定する下位側操作量設定部21と、操作量MV2が設定された制御周期においては制御対象3に出力すべき操作量MVとして操作量MV2を採用し、操作量MV2が設定されなかった制御周期においては制御対象3に出力すべき操作量MVとして操作量MV1を採用し、操作量MVを制御対象3に出力する操作量出力部22と、高度制御演算装置1内の係数出力部15から多項式モデルの係数が入力されたときに、この係数を下位側制御演算部20の多項式モデルの係数として設定する係数設定部23とを有する。   The dedicated controller 2 uses a polynomial model to calculate the operation amount MV1 from input variables for each predetermined control cycle, and a lower-side operation amount for setting the operation amount MV1 in an operation amount output unit described later. In the control cycle in which the setting unit 21 and the operation amount MV2 are set, the operation amount MV2 is adopted as the operation amount MV to be output to the control target 3, and in the control cycle in which the operation amount MV2 is not set, the control target 3 is set. The operation amount MV1 is adopted as the operation amount MV to be output, and the coefficient of the polynomial model is input from the operation amount output unit 22 that outputs the operation amount MV to the control target 3 and the coefficient output unit 15 in the advanced control arithmetic device 1. A coefficient setting unit 23 that sets the coefficient as a coefficient of a polynomial model of the lower-level control calculation unit 20.

高度制御演算装置1と専用コントローラ2の各々は、それぞれCPU、記憶装置及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。各々の装置のCPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って以下の処理を実行する。   Each of the advanced control arithmetic device 1 and the dedicated controller 2 can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU of each device executes the following processing according to a program stored in the storage device.

本実施の形態の制御装置の動作として、まず最初に多項式モデルの初期モデルを作成する段階の動作を図3、図4を用いて説明する。図3は高度制御演算装置1の動作を説明するフローチャート、図4は専用コントローラ2の動作を説明するフローチャートである。   As an operation of the control device of the present embodiment, first, an operation at a stage of creating an initial model of a polynomial model will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the advanced control arithmetic device 1, and FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the dedicated controller 2.

高度制御演算装置1の上位側制御演算部10は、制御対象3に出力されることを想定した操作量MV2を、次式の制御演算式により算出する(図3ステップS100)。
MV2=f(X1,X2,X3,X4) ・・・(1)
The higher-level control calculation unit 10 of the advanced control calculation device 1 calculates an operation amount MV2 that is assumed to be output to the controlled object 3 by the following control calculation formula (step S100 in FIG. 3).
MV2 = f (X1, X2, X3, X4) (1)

式(1)において、fは高度で複雑なシミュレーションベースの操作量算出アルゴリズム(高度制御アルゴリズム)により予め規定された関数、X1,X2,X3,X4は入力変数(温度センサで計測される温度のような状態量計測値など)である。本実施の形態では入力変数を4個と仮定するが、4個とは限らない。   In Expression (1), f is a function defined in advance by an advanced and complex simulation-based operation amount calculation algorithm (advanced control algorithm), and X1, X2, X3, and X4 are input variables (temperatures measured by the temperature sensor). Such as a state quantity measurement value). In this embodiment, it is assumed that there are four input variables, but the number is not limited to four.

入力変数X1,X2,X3,X4の中には、季節に応じて変動する入力変数のような特に長い時間をかけて変動するものも含まれている。このような長い時間をかけて変動する入力変数は、帰納的解析を自動実行する際のデータセット内では、ほぼ一定値になるものとする。また、入力変数X1,X2,X3,X4の中には、想定し得る最小値から最大値までの全範囲のうち一部の範囲しか計測されないものも含まれている。このような入力変数は、帰納的解析を自動実行する際のデータセット内では、操作量MV2への影響がほぼ線形的になるものとする。   Among the input variables X1, X2, X3, and X4, those that change over a particularly long time such as input variables that change according to the season are included. Such an input variable that changes over a long period of time is assumed to have a substantially constant value in the data set when the recursive analysis is automatically executed. The input variables X1, X2, X3, and X4 include those in which only a part of the entire range from the minimum value to the maximum value that can be assumed is measured. Such an input variable is assumed to have a substantially linear effect on the manipulated variable MV2 in the data set when the inductive analysis is automatically executed.

続いて、高度制御演算装置1の上位側操作量設定部11は、上位側制御演算部10で算出された操作量MV2を専用コントローラ2内の操作量出力部22に設定する(図3ステップS101)。   Subsequently, the upper operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 sets the operation amount MV2 calculated by the upper control arithmetic operation unit 10 in the operation amount output unit 22 in the dedicated controller 2 (step S101 in FIG. 3). ).

高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12は、現在の制御周期で観測された、多項式モデルの入力変数X1,X2,X3,X4を入力実績データとし、現在の制御周期で上位側制御演算部10が算出した操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットAiとして逐次記憶する(図3ステップS102)。
Ai=(X1i,X2i,X3i,X4i,MV2i) ・・・(2)
The input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic unit 1 uses the input variables X1, X2, X3, and X4 of the polynomial model observed in the current control cycle as input result data, and performs higher-level control computation in the current control cycle. The operation amount MV2 calculated by the unit 10 is stored as output record data, and the input record data and output record data are sequentially stored as a data set Ai (step S102 in FIG. 3).
Ai = (X1i, X2i, X3i, X4i, MV2i) (2)

X1i,X2i,X3i,X4iはそれぞれ現在の制御周期iにおける入力変数X1,X2,X3,X4、MV2iは現在の制御周期iで算出された操作量MV2である。図5は入力実績データと出力実績データの1例を示す図である。図5において、X1,X4は一定値あるいはほぼ一定値になる変数であり、X3は最小値から最大値までの全範囲のうち一部の範囲しか計測されない変数に相当する。なお、図5は、理解を容易にするために、製造プロセスで実際に得られるデータイメージを簡素化した架空のデータ例を示している。   X1i, X2i, X3i, and X4i are the input variables X1, X2, X3, X4, and MV2i in the current control cycle i, respectively, and the manipulated variable MV2 calculated in the current control cycle i. FIG. 5 is a diagram showing an example of input record data and output record data. In FIG. 5, X1 and X4 are variables that are constant values or substantially constant values, and X3 corresponds to a variable in which only a part of the entire range from the minimum value to the maximum value is measured. FIG. 5 shows a fictitious data example in which the data image actually obtained in the manufacturing process is simplified for easy understanding.

ここでは、操作量MV1を算出するための多項式モデルが未確定の段階なので(図4ステップS200においてNO)、専用コントローラ2の下位側制御演算部20および下位側操作量設定部21は処理を実行しない。
専用コントローラ2の操作量出力部22は、現在の制御周期で高度制御演算装置1の上位側操作量設定部11から操作量MV2が設定されたため(図4ステップS203においてYES)、制御対象3に出力する操作量MVとして操作量MV2を採用し、この操作量MVを制御対象3(実際の出力先は電力調整器やバルブ等)に出力する(図4ステップS204)。
Here, since the polynomial model for calculating the manipulated variable MV1 is in an undetermined stage (NO in step S200 in FIG. 4), the lower control operation unit 20 and the lower manipulated variable setting unit 21 of the dedicated controller 2 execute processing. do not do.
The operation amount output unit 22 of the dedicated controller 2 sets the operation amount MV2 from the higher-order operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 in the current control cycle (YES in step S203 in FIG. 4), so The operation amount MV2 is adopted as the operation amount MV to be output, and this operation amount MV is output to the control object 3 (the actual output destination is a power regulator, a valve, etc.) (step S204 in FIG. 4).

高度制御演算装置1においては以上のステップS100〜S102の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図3ステップS106においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行され、専用コントローラ2においてはステップS200,S203,S204の処理が、多項式モデルが確定するか(図4ステップS200においてYES)、一連の制御工程が完了するまで(図4ステップS208においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。なお、高度制御演算装置1の制御周期と専用コントローラ2の制御周期は同じでよい。   In the advanced control arithmetic unit 1, the processes in steps S <b> 100 to S <b> 102 are repeatedly executed for each control cycle until the series of control steps is completed (YES in step S <b> 106 in FIG. 3). The processes of S203 and S204 are repeatedly executed for each control cycle until the polynomial model is confirmed (YES in step S200 in FIG. 4) or until a series of control steps is completed (YES in step S208 in FIG. 4). The control cycle of the advanced control arithmetic device 1 and the control cycle of the dedicated controller 2 may be the same.

一連の制御工程を完了したタイミングが予め規定されていることにより、一連の制御工程のデータセットAi(i=1〜n)が高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12に蓄積されたタイミングで、実行指示部13から、帰納的解析を実行するように指示が送られる(図3ステップS103においてYES)。   The timing at which a series of control steps are completed is defined in advance, so that the timing at which the data set Ai (i = 1 to n) of the series of control steps is accumulated in the input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic device 1 Then, an instruction is sent from the execution instructing unit 13 to execute the inductive analysis (YES in step S103 in FIG. 3).

例えば半導体製造プロセスの1回の昇降温動作が、データセットAiを収集する一連の制御工程であり、図5に示すように操作量MV2が上昇した後に所定の閾値以下の低い値に戻ったときが、制御工程が完了したタイミングであると規定されている場合、実行指示部13は、操作量MV2が上昇した後に閾値以下の低い値に戻った時点で、帰納的解析を実行するように指示を出す。また、スケジューリングされた製造プロセスや空調制御であれば、データセットAiを収集する一連の制御工程が完了するタイミングを、予め時刻で指定しておけばよい。これにより、実行指示部13は、指定された時刻になったときに、帰納的解析を実行するように指示を出すことができる。   For example, one temperature raising / lowering operation of the semiconductor manufacturing process is a series of control steps for collecting the data set Ai, and when the manipulated variable MV2 rises and returns to a low value below a predetermined threshold as shown in FIG. However, when it is defined that it is the timing when the control process is completed, the execution instructing unit 13 instructs to perform the inductive analysis when the operation amount MV2 returns to a low value that is equal to or lower than the threshold value after increasing. Put out. In addition, in the case of a scheduled manufacturing process or air conditioning control, the timing for completing a series of control steps for collecting the data set Ai may be designated in advance by time. Thereby, the execution instruction | indication part 13 can issue an instruction | indication to perform inductive analysis, when the designated time comes.

実行指示部13からの指示に応じて、高度制御演算装置1の帰納的解析部14は、入出力データ記憶部12に蓄積された直近のデータセットAi(i=1〜n)(すなわち直近の入出力データ)を用いて、帰納的解析(例えばSVR(Support Vector Regression)や重回帰分析など)により、次式のような多項式モデルの係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを算出する(図3ステップS104)。
MV2=R1_a・X1+R2_a・X2+R3_a・X3+R4_a・X4+R5_a
・・・(3)
In response to an instruction from the execution instruction unit 13, the inductive analysis unit 14 of the advanced control arithmetic device 1 stores the most recent data set Ai (i = 1 to n) (that is, the most recent data set 12 stored in the input / output data storage unit 12). The coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, R5_a of the following polynomial models are calculated by inductive analysis (for example, SVR (Support Vector Regression) or multiple regression analysis) using the input / output data) (FIG. 3 step S104).
MV2 = R1_a.X1 + R2_a.X2 + R3_a.X3 + R4_a.X4 + R5_a
... (3)

なお、本実施の形態では、多項式モデルの数式を1次の多項式としたが、2次以上の多項式としても構わない。また、本実施の形態では、多項式モデルの入力変数と高度制御アルゴリズムの入力変数が同一であるが、多項式モデルと高度制御アルゴリズムの入力変数が異なっていても構わない。入出力データ記憶部12は、多項式モデルの入力変数を蓄積すればよい。   In the present embodiment, the equation of the polynomial model is a first order polynomial, but it may be a second or higher order polynomial. In this embodiment, the input variable of the polynomial model and the input variable of the advanced control algorithm are the same, but the input variable of the polynomial model and the advanced control algorithm may be different. The input / output data storage unit 12 may store the input variables of the polynomial model.

高度制御演算装置1の係数出力部15は、算出された係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを、多項式モデルの初期モデルの係数として、専用コントローラ2内の係数設定部23に出力する(図3ステップS105)。   The coefficient output unit 15 of the advanced control arithmetic device 1 outputs the calculated coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, R5_a to the coefficient setting unit 23 in the dedicated controller 2 as coefficients of the initial model of the polynomial model (FIG. 3 step S105).

専用コントローラ2の係数設定部23は、高度制御演算装置1の係数出力部15から多項式モデルの係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aが出力された場合には(図4ステップS206においてYES)、この係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを、下位側制御演算部20の多項式モデルの係数として設定する(図4ステップS207)。
MV1=R1_a・X1+R2_a・X2+R3_a・X3+R4_a・X4+R5_a
・・・(4)
When the coefficient setting unit 23 of the dedicated controller 2 outputs the coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a of the polynomial model from the coefficient output unit 15 of the advanced control arithmetic device 1 (YES in step S206 in FIG. 4). These coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a are set as coefficients of the polynomial model of the lower-level control calculation unit 20 (step S207 in FIG. 4).
MV1 = R1_a.X1 + R2_a.X2 + R3_a.X3 + R4_a.X4 + R5_a
... (4)

なお、式(4)の多項式自体は、下位側制御演算部20に予め実装されている。係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aの設定により、操作量MV1を算出するための多項式モデルが確定する。   In addition, the polynomial itself of Expression (4) is mounted in advance in the lower-level control calculation unit 20. A polynomial model for calculating the manipulated variable MV1 is determined by setting the coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a.

次に、本実施の形態の制御装置の動作として、高度制御演算装置1の停止を専用コントローラ2による制御で補うバックアップ動作を説明する。
高度制御演算装置1の上位側制御演算部10および上位側操作量設定部11の動作(図3のステップS100,S101)は上記のとおりである。高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12は、現在の制御周期で観測された、多項式モデルの入力変数X1,X2,X3,X4を入力実績データとし、現在の制御周期で上位側制御演算部10が算出した操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットBiとして逐次記憶する(図3ステップS102)。
Bi=(X1i,X2i,X3i,X4i,MV2i) ・・・(5)
Next, as the operation of the control device of the present embodiment, a backup operation for compensating for the stop of the advanced control arithmetic device 1 by the control by the dedicated controller 2 will be described.
The operations (steps S100 and S101 in FIG. 3) of the upper control arithmetic unit 10 and the upper operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 are as described above. The input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic unit 1 uses the input variables X1, X2, X3, and X4 of the polynomial model observed in the current control cycle as input result data, and performs higher-level control computation in the current control cycle. The operation amount MV2 calculated by the unit 10 is stored as output record data, and the input record data and output record data are sequentially stored as a data set Bi (step S102 in FIG. 3).
Bi = (X1i, X2i, X3i, X4i, MV2i) (5)

ここでは、上記の処理により多項式モデルが確定しているため(図4ステップS200においてYES)、専用コントローラ2の下位側制御演算部20は、制御対象3に出力されることを想定した操作量MV1を、式(4)で表される多項式モデルにより算出する(図4ステップS201)。
専用コントローラ2の下位側操作量設定部21は、下位側制御演算部20で算出された操作量MV1を操作量出力部22に設定する(図4ステップS202)。
Here, since the polynomial model is determined by the above processing (YES in step S200 in FIG. 4), the lower-level control calculation unit 20 of the dedicated controller 2 assumes the operation amount MV1 that is output to the control target 3. Is calculated by the polynomial model represented by the equation (4) (step S201 in FIG. 4).
The lower operation amount setting unit 21 of the dedicated controller 2 sets the operation amount MV1 calculated by the lower control calculation unit 20 in the operation amount output unit 22 (step S202 in FIG. 4).

専用コントローラ2の操作量出力部22は、現在の制御周期で高度制御演算装置1の上位側操作量設定部11から操作量MV2が設定されたため(図4ステップS203においてYES)、制御対象3に出力する操作量MVとして操作量MV2を採用し、この操作量MVを制御対象3(実際の出力先は電力調整器やバルブ等)に出力する(図4ステップS204)。   The operation amount output unit 22 of the dedicated controller 2 sets the operation amount MV2 from the higher-order operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 in the current control cycle (YES in step S203 in FIG. 4), so The operation amount MV2 is adopted as the operation amount MV to be output, and this operation amount MV is output to the control object 3 (the actual output destination is a power regulator, a valve, etc.) (step S204 in FIG. 4).

高度制御演算装置1においては以上のステップS100〜S102の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図3ステップS106においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行され、専用コントローラ2においてはステップS200〜S204の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図4ステップS208においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。ただし、途中で高度制御演算装置1が何らかの事情により停止した場合、下記の処理に切り換わる。   In the advanced control arithmetic unit 1, the processes in steps S100 to S102 described above are repeatedly executed at every control cycle until the series of control steps is completed (YES in step S106 in FIG. 3). In the dedicated controller 2, steps S200 to S200 are performed. The process of S204 is repeatedly executed for each control cycle until a series of control steps is completed (YES in step S208 in FIG. 4). However, when the advanced control arithmetic unit 1 stops for some reason on the way, it switches to the following processing.

何らかの事情により高度制御演算装置1が図5に示すように停止してしまうと、上位側制御演算部10、上位側操作量設定部11および入出力データ記憶部12は処理を実行することができない。   If the altitude control arithmetic unit 1 stops for some reason as shown in FIG. 5, the upper control arithmetic unit 10, the upper operation amount setting unit 11, and the input / output data storage unit 12 cannot execute processing. .

専用コントローラ2の下位側制御演算部20および下位側操作量設定部21の動作(図4ステップS201,S202)は上記のとおりである。専用コントローラ2の操作量出力部22は、現在の制御周期で高度制御演算装置1の上位側操作量設定部11から操作量MV2が設定されなかったため(図4ステップS203においてNO)、制御対象3に出力する操作量MVとして下位側操作量設定部21から設定された操作量MV1を採用し、この操作量MVを制御対象3に出力する(図4ステップS205)。   The operations (steps S201 and S202 in FIG. 4) of the lower control operation unit 20 and the lower operation amount setting unit 21 of the dedicated controller 2 are as described above. The operation amount output unit 22 of the dedicated controller 2 has not been set with the operation amount MV2 from the higher-order operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 in the current control cycle (NO in step S203 in FIG. 4), so that the control target 3 The operation amount MV1 set from the lower operation amount setting unit 21 is adopted as the operation amount MV to be output to the control object 3, and this operation amount MV is output to the control object 3 (step S205 in FIG. 4).

高度制御演算装置1が停止した場合、以上のステップS200〜S203,S205の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図4ステップS208においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。一連の制御工程を完了したタイミングでも、高度制御演算装置1が停止していて、データセットBi(i=1〜m)が一連の制御工程の分だけ蓄積されたことにならないので、高度制御演算装置1の実行指示部13が帰納的解析の実行指示を出すことはない。   When advanced control arithmetic unit 1 is stopped, the processes in steps S200 to S203 and S205 described above are repeatedly executed for each control cycle until a series of control steps is completed (YES in step S208 in FIG. 4). Even at the timing when a series of control steps are completed, the advanced control arithmetic unit 1 is stopped, and the data set Bi (i = 1 to m) is not accumulated for the series of control steps. The execution instructing unit 13 of the device 1 does not issue an inductive analysis execution instruction.

次に、本実施の形態の制御装置の動作として、高度制御演算装置1による高度制御を専用コントローラ2がバックアップし、多項式モデルを更新する動作を説明する。
高度制御演算装置1の上位側制御演算部10および上位側操作量設定部11の動作(図3のステップS100,S101)は上記のとおりである。高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12は、現在の制御周期で観測された、多項式モデルの入力変数X1,X2,X3,X4を入力実績データとし、現在の制御周期で上位側制御演算部10が算出した操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットCiとして逐次記憶する(図3ステップS102)。
Ci=(X1i,X2i,X3i,X4i,MV2i) ・・・(6)
Next, as an operation of the control device of the present embodiment, an operation in which the dedicated controller 2 backs up the advanced control by the advanced control arithmetic device 1 and updates the polynomial model will be described.
The operations (steps S100 and S101 in FIG. 3) of the upper control arithmetic unit 10 and the upper operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 are as described above. The input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic unit 1 uses the input variables X1, X2, X3, and X4 of the polynomial model observed in the current control cycle as input result data, and performs higher-level control computation in the current control cycle. The operation amount MV2 calculated by the unit 10 is stored as output record data, and the input record data and output record data are sequentially stored as a data set Ci (step S102 in FIG. 3).
Ci = (X1i, X2i, X3i, X4i, MV2i) (6)

専用コントローラ2の下位側制御演算部20および下位側操作量設定部21の動作(図4ステップS201,S202)は上記のとおりである。
専用コントローラ2の操作量出力部22は、現在の制御周期で高度制御演算装置1の上位側操作量設定部11から操作量MV2が設定されたため(図4ステップS203においてYES)、制御対象3に出力する操作量MVとして操作量MV2を採用し、この操作量MVを制御対象3に出力する(図4ステップS204)。
The operations (steps S201 and S202 in FIG. 4) of the lower control operation unit 20 and the lower operation amount setting unit 21 of the dedicated controller 2 are as described above.
The operation amount output unit 22 of the dedicated controller 2 sets the operation amount MV2 from the higher-order operation amount setting unit 11 of the advanced control arithmetic device 1 in the current control cycle (YES in step S203 in FIG. 4), so The operation amount MV2 is adopted as the operation amount MV to be output, and this operation amount MV is output to the control object 3 (step S204 in FIG. 4).

高度制御演算装置1においてはステップS100〜S102の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図3ステップS106においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行され、専用コントローラ2においてはステップS200〜S204の処理が、一連の制御工程が完了するまで(図4ステップS208においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。   In the advanced control arithmetic unit 1, the processes in steps S100 to S102 are repeatedly executed for each control period until the series of control steps is completed (YES in step S106 in FIG. 3). In the dedicated controller 2, the processes in steps S200 to S204 are performed. The process is repeated for each control period until a series of control steps is completed (YES in step S208 in FIG. 4).

一連の制御工程を完了したタイミングが予め規定されていることにより、一連の制御工程のデータセットCi(i=1〜n)が高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12に蓄積されたタイミングで、実行指示部13から、帰納的解析を実行するように指示が送られる(図3ステップS103においてYES)。   The timing at which a series of control steps are completed is defined in advance, so that the data set Ci (i = 1 to n) of the series of control steps is accumulated in the input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic unit 1 Then, an instruction is sent from the execution instructing unit 13 to execute the inductive analysis (YES in step S103 in FIG. 3).

実行指示部13からの指示に応じて、高度制御演算装置1の帰納的解析部14は、入出力データ記憶部12に蓄積された直近のデータセットCi(i=1〜n)(すなわち直近の入出力データ)を用いて、帰納的解析により、式(3)のような多項式モデルの係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを算出する(図3ステップS104)。高度制御演算装置1の係数出力部15は、算出された係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを、多項式モデルの更新後の係数として、専用コントローラ2内の係数設定部23に出力する(図3ステップS105)。   In response to an instruction from the execution instruction unit 13, the inductive analysis unit 14 of the advanced control arithmetic device 1 stores the most recent data set Ci (i = 1 to n) (that is, the most recent data set 12 stored in the input / output data storage unit 12). The coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, R5_a of the polynomial model as shown in the equation (3) are calculated by inductive analysis using (input / output data) (step S104 in FIG. 3). The coefficient output unit 15 of the advanced control arithmetic device 1 outputs the calculated coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a to the coefficient setting unit 23 in the dedicated controller 2 as coefficients after updating the polynomial model (FIG. 3 step S105).

専用コントローラ2の係数設定部23は、高度制御演算装置1の係数出力部15から多項式モデルの係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aが出力された場合には(図4ステップS206においてYES)、この係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aを、下位側制御演算部20の多項式モデルの係数として設定する(図4ステップS207)。この係数R1_a,R2_a,R3_a,R4_a,R5_aの設定により、操作量MV1を算出するための多項式モデルが更新される。   When the coefficient setting unit 23 of the dedicated controller 2 outputs the coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a of the polynomial model from the coefficient output unit 15 of the advanced control arithmetic device 1 (YES in step S206 in FIG. 4). These coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a are set as coefficients of the polynomial model of the lower-level control calculation unit 20 (step S207 in FIG. 4). The polynomial model for calculating the manipulated variable MV1 is updated by setting the coefficients R1_a, R2_a, R3_a, R4_a, and R5_a.

本実施の形態では、一連の制御工程のデータセットAi,Bi,Ci・・・・がそれぞれ得られたときに、個々のデータセットAi,Bi,Ciをそれぞれ直近の入出力データとして扱った説明にした。しかし、このような構成に限らず、多項式モデルの更新においては、データセットBiが蓄積されたタイミングで、データセットBiとその前に収集されたデータセットAiとをまとめて直近の入出力データとし、データセットCiが蓄積されたタイミングで、データセットCiとその前に収集されたデータセットBiとをまとめて直近の入出力データとするようにしてもよい。すなわち、制御特性が大きく変化しない期間においては、直近の入出力データとして扱える期間は、自由に拡張することができる。   In this embodiment, when data sets Ai, Bi, Ci,... Of a series of control processes are obtained, each data set Ai, Bi, Ci is treated as the latest input / output data. I made it. However, the present invention is not limited to such a configuration. In updating the polynomial model, the data set Bi and the data set Ai collected before the data set Bi are collected at the timing when the data set Bi is accumulated, and used as the latest input / output data. At the timing when the data set Ci is accumulated, the data set Ci and the data set Bi collected before the data set Ci may be integrated into the latest input / output data. That is, in a period in which the control characteristics do not change significantly, the period that can be handled as the latest input / output data can be freely extended.

半導体、石油化学、鉄鋼などの製造プロセスの温度制御であれば、1回の昇降温動作を、データセットを収集して多項式モデルを更新する一連の制御工程とする必要はなく、3回の昇降温動作を、データセットを収集して多項式モデルを更新する一連の制御工程としてもよい。また、エネルギー管理を含む空調制御であれば、1日毎の制御を、データセットを収集して多項式モデルを更新する一連の制御工程とする必要はなく、3日間の制御を、データセットを収集して多項式モデルを更新する一連の制御工程としてもよい。   For temperature control of manufacturing processes such as semiconductors, petrochemicals, and steels, it is not necessary to perform a single temperature raising / lowering operation as a series of control steps for collecting data sets and updating a polynomial model. The temperature operation may be a series of control steps for collecting a data set and updating a polynomial model. In the case of air conditioning control including energy management, it is not necessary to perform the control for each day as a series of control steps for collecting the data set and updating the polynomial model, and for the three-day control to collect the data set. Thus, a series of control steps for updating the polynomial model may be performed.

また、本実施の形態では、ハードウェアの故障等により高度制御演算装置1の演算機能や通信機能が停止して操作量MV2が設定されないケースを示したが、高度制御のパラメータ修正を行なうメンテナンス時に高度制御演算装置1を停止させるような場合においても、専用コントローラ2によるバックアップ機能を利用できる。この場合、メンテナンス実施時に、予めバックアップモードに切換えられるように、操作量出力部22に切換え機能を備えておいてもよい。   In the present embodiment, the calculation function and communication function of the advanced control arithmetic device 1 are stopped due to a hardware failure or the like, and the operation amount MV2 is not set. Even when the advanced control arithmetic device 1 is stopped, the backup function by the dedicated controller 2 can be used. In this case, the operation amount output unit 22 may be provided with a switching function so that it can be switched to the backup mode in advance during maintenance.

また、図2に示した高度制御演算装置1に実装される各構成要素は、1台のコンピュータに実装されるものとは限られない。例えば、入出力データは本発明以外の用途でも利用し得るものなので、入出力データ記憶部12を、帰納的解析部14などとは別のコンピュータ内にデータベースシステムとして設けるようにしてもよい。   Moreover, each component mounted in the advanced control arithmetic device 1 shown in FIG. 2 is not necessarily mounted on one computer. For example, since the input / output data can be used for purposes other than the present invention, the input / output data storage unit 12 may be provided as a database system in a computer separate from the inductive analysis unit 14 and the like.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明の特殊な形態を示すものである。本実施の形態においても、制御装置の構成は第1の実施の形態と同様であるので、図1〜図4の符号を用いて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment shows a special form of the present invention. Also in the present embodiment, since the configuration of the control device is the same as that of the first embodiment, description will be made using the reference numerals in FIGS.

本実施の形態では、専用コントローラ2の下位側制御演算部20に予め設定されている多項式モデルの数式は、PID制御演算を実現するものとなっている。すなわち、下位側制御演算部20は、PID制御演算部として機能し、操作量MV1を算出する(図4ステップS201)。このときの多項式モデルを以下に示す。
MV1=Kp・Er+(Kp/Ti)・ΣEr+(Kp・Td)・ΔEr
=Kp・SP−Kp・PV+(Kp/Ti)・ΣEr+(Kp・Td)・ΔEr
・・・(7)
In the present embodiment, the polynomial model formula set in advance in the lower-level control calculation unit 20 of the dedicated controller 2 realizes the PID control calculation. That is, the lower-level control calculation unit 20 functions as a PID control calculation unit and calculates the operation amount MV1 (step S201 in FIG. 4). The polynomial model at this time is shown below.
MV1 = Kp · Er + (Kp / Ti) · ΣEr + (Kp · Td) · ΔEr
= Kp · SP-Kp · PV + (Kp / Ti) · ΣEr + (Kp · Td) · ΔEr
... (7)

式(7)において、SPは制御装置のオペレータによって設定される設定値(例えば半導体製造プロセスの温度制御の場合には半導体製造装置の炉内温度設定値)、PVは図示しないセンサによって計測される制御量(例えば炉内温度)である。Kpは比例ゲインであり、Tiは積分時間であり、Tdは微分時間である。Erは制御偏差(設定値SPと制御量PVの差分SP−PV)であり、ΣErは制御偏差の積分値であり、ΔErは制御偏差の微分値である。Kp,−Kp,(Kp/Ti),(Kp・Td)は、各々が多項式モデルの係数になる。SP,PV,ΣEr,ΔErは、各々が多項式モデルの入力変数になる。   In the equation (7), SP is a set value set by the operator of the control device (for example, in the case of temperature control in the semiconductor manufacturing process, the temperature setting value in the furnace of the semiconductor manufacturing device), and PV is measured by a sensor (not shown). Control amount (for example, furnace temperature). Kp is a proportional gain, Ti is an integration time, and Td is a differentiation time. Er is a control deviation (difference SP-PV between the set value SP and the control amount PV), ΣEr is an integral value of the control deviation, and ΔEr is a differential value of the control deviation. Each of Kp, −Kp, (Kp / Ti), and (Kp · Td) is a coefficient of a polynomial model. Each of SP, PV, ΣEr, and ΔEr becomes an input variable of the polynomial model.

データセットを収集して多項式モデルを更新する一連の制御工程において、設定値SPは一定の数値になり、制御量PV,積分値ΣEr,微分値ΔErは限られた範囲でしか変動しないものになるとする。その場合、上位側の高度制御アルゴリズムが強非線形系に対応するアルゴリズムであったとしても、下位側は線形制御手法であるPID制御が適宜バックアップできる程度になる。   In a series of control steps for collecting a data set and updating a polynomial model, the set value SP becomes a constant value, and the control amount PV, the integral value ΣEr, and the differential value ΔEr change only within a limited range. To do. In that case, even if the higher-level advanced control algorithm is an algorithm corresponding to a strongly nonlinear system, the lower-level side can be backed up appropriately as a PID control that is a linear control method.

高度制御演算装置1の入出力データ記憶部12は、現在の制御周期で観測された、多項式モデルの入力変数SP,PV,ΣEr,ΔErを入力実績データ、現在の制御周期で上位側制御演算部10が算出した操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶すればよい(図3ステップS102)。   The input / output data storage unit 12 of the advanced control arithmetic unit 1 inputs the input variables SP, PV, ΣEr, and ΔEr of the polynomial model observed in the current control cycle as input result data, and the higher-level control arithmetic unit in the current control cycle. The operation amount MV2 calculated by 10 may be stored as output record data, and the input record data and output record data may be stored as a data set (step S102 in FIG. 3).

高度制御演算装置1の帰納的解析部14は、入出力データ記憶部12に蓄積されたデータセット(すなわち直近の入出力データ)を用いて、帰納的解析により、次式のような多項式モデルの係数Kp,−Kp,(Kp/Ti),(Kp・Td)を算出すればよい(図3ステップS104)。
MV2=Kp・Er+(Kp/Ti)・ΣEr+(Kp・Td)・ΔEr
=Kp・SP−Kp・PV+(Kp/Ti)・ΣEr+(Kp・Td)・ΔEr
・・・(8)
The inductive analysis unit 14 of the advanced control arithmetic unit 1 uses a data set (that is, the latest input / output data) stored in the input / output data storage unit 12 to perform a polynomial model such as the following equation by inductive analysis. The coefficients Kp, −Kp, (Kp / Ti), and (Kp · Td) may be calculated (step S104 in FIG. 3).
MV2 = Kp · Er + (Kp / Ti) · ΣEr + (Kp · Td) · ΔEr
= Kp · SP-Kp · PV + (Kp / Ti) · ΣEr + (Kp · Td) · ΔEr
... (8)

このときの帰納的解析手法としては、例えば特許第4223894号公報に開示された技術が応用できる。こうして、PIDによる制御動作が高度制御を代行できる動作になるように、係数Kp,−Kp,(Kp/Ti),(Kp・Td)を算出し、多項式モデルを確定させることができる。   As an inductive analysis method at this time, for example, the technique disclosed in Japanese Patent No. 4223894 can be applied. In this way, the coefficients Kp, −Kp, (Kp / Ti), and (Kp · Td) can be calculated and the polynomial model can be determined so that the control operation based on PID becomes an operation that can perform advanced control.

制御装置のその他の構成および処理の流れについては第1の実施の形態で説明したとおりである。なお、多項式モデルの初期モデルの係数を、帰納的解析部14で算出せずに、一般に知られるPID調整手法により確定させてもよい。   The other configuration of the control device and the flow of processing are as described in the first embodiment. Note that the coefficient of the initial model of the polynomial model may be determined by a generally known PID adjustment method without being calculated by the inductive analysis unit 14.

本発明は、高度制御のような上位側制御の停止を下位側の制御で補う技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for supplementing stoppage of higher-order control such as advanced control with lower-order control.

1…高度制御演算装置、2…専用コントローラ、3…制御対象、10…上位側制御演算部、11…上位側操作量設定部、12…入出力データ記憶部、13…実行指示部、14…帰納的解析部、15…係数出力部、20…下位側制御演算部、21…下位側操作量設定部、22…操作量出力部、23…係数設定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Advanced control arithmetic device, 2 ... Dedicated controller, 3 ... Control object, 10 ... Upper side control arithmetic part, 11 ... Upper side operation amount setting part, 12 ... Input / output data storage part, 13 ... Execution instruction part, 14 ... Inductive analysis unit, 15 ... coefficient output unit, 20 ... lower control operation unit, 21 ... lower operation amount setting unit, 22 ... operation amount output unit, 23 ... coefficient setting unit.

Claims (12)

高度制御演算により操作量を算出する上位側制御演算装置と、高度制御を代行可能な多項式モデルにより操作量を算出する下位側制御演算装置とを備え、
前記上位側制御演算装置は、
高度制御演算により入力変数から操作量MV2を予め規定された制御周期毎に算出する上位側制御演算手段と、
この上位側制御演算手段で算出された操作量MV2を前記下位側制御演算装置に設定する上位側操作量設定手段と、
前記多項式モデルの入力変数を入力実績データ、前記上位側制御演算手段で算出された操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶する入出力データ記憶手段と、
予め規定されたタイミングで、帰納的解析を実行するように指示する実行指示手段と、
この実行指示手段からの指示に応じて、前記入出力データ記憶手段に記憶されたデータセットのうち直近の収集期間で収集されたデータセットを利用して帰納的解析を実行し、前記多項式モデルの係数を算出する帰納的解析手段と、
この帰納的解析手段で算出された前記多項式モデルの係数を前記下位側制御演算装置に設定する係数出力手段とを有し、
前記下位側制御演算装置は、
前記多項式モデルにより入力変数から操作量MV1を予め規定された制御周期毎に算出する下位側制御演算手段と、
操作量MV2が設定された制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV2を採用し、操作量MV2が設定されなかった制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV1を採用し、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力手段とを有することを特徴とする制御装置。
A high-order control arithmetic device that calculates an operation amount by advanced control arithmetic, and a low-order control arithmetic device that calculates an operation amount by a polynomial model that can perform advanced control,
The upper control arithmetic unit is
High-order side control calculation means for calculating the operation amount MV2 from input variables by an advanced control calculation for each predetermined control cycle;
Upper operation amount setting means for setting the operation amount MV2 calculated by the upper control calculation device in the lower control operation device;
Input / output data storage means for storing the input variables of the polynomial model as input result data, the operation amount MV2 calculated by the higher-level control arithmetic means as output result data, and storing the input result data and output result data as a data set. When,
Execution instruction means for instructing to perform an inductive analysis at a predetermined timing;
In response to an instruction from the execution instruction unit, an inductive analysis is performed using a data set collected in the most recent collection period among the data sets stored in the input / output data storage unit, and the polynomial model An inductive analysis means for calculating a coefficient;
Coefficient output means for setting the coefficient of the polynomial model calculated by the inductive analysis means in the lower-level control arithmetic unit;
The lower-level control arithmetic unit is
Low-order side control calculation means for calculating the manipulated variable MV1 from the input variable by the polynomial model for each predetermined control cycle;
In the control cycle in which the operation amount MV2 is set, the operation amount MV2 is adopted as the operation amount MV to be output to the control target, and in the control cycle in which the operation amount MV2 is not set, the operation amount MV to be output to the control target. A control device characterized by comprising an operation amount MV1 and an operation amount output means for outputting the operation amount MV to a controlled object.
請求項1記載の制御装置において、
前記上位側制御演算装置は、前記下位側制御演算装置よりも複雑な演算を実行可能なコンピュータであり、
前記下位側制御演算装置は、前記上位側制御演算装置よりも安定して動作するように設計された制御機器であり、
前記高度制御演算は、前記下位側制御演算装置では処理できないレベルの演算であることを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The upper control arithmetic device is a computer capable of performing more complex arithmetic than the lower control arithmetic device,
The lower control arithmetic unit is a control device designed to operate more stably than the upper control arithmetic unit,
The control apparatus according to claim 1, wherein the advanced control calculation is a calculation at a level that cannot be processed by the lower-level control calculation apparatus.
請求項1または2記載の制御装置において、
前記制御対象は、一連の制御工程が繰り返される性質のものであり、
前記予め規定されたタイミングは、前記一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1 or 2,
The control object is of a nature in which a series of control steps are repeated,
The control device characterized in that the predetermined timing is a timing at which the series of control steps are completed.
請求項3記載の制御装置において、
前記制御対象は、製造プロセスにおける状態量であり、
前記予め規定されたタイミングは、製造プロセスの一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 3,
The control object is a state quantity in the manufacturing process,
The control device characterized in that the predetermined timing is a timing at which a series of control steps of a manufacturing process is completed.
請求項3記載の制御装置において、
前記制御対象は、空調制御における状態量であり、
前記予め規定されたタイミングは、エネルギー管理の実施単位となる一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 3,
The control object is a state quantity in air conditioning control,
The control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined timing is a timing at which a series of control steps as an energy management unit is completed.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置において、
前記多項式モデルの数式は、PID制御演算を実現する数式であり、前記下位側制御演算手段は、PID制御演算手段として機能することを特徴とする制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 5,
2. The control apparatus according to claim 1, wherein the formula of the polynomial model is a formula for realizing a PID control calculation, and the lower-level control calculation means functions as a PID control calculation means.
上位側制御演算装置の上位側制御演算手段が、高度制御演算により入力変数から操作量MV2を予め規定された制御周期毎に算出する上位側制御演算ステップと、
前記上位側制御演算手段の上位側操作量設定手段が、前記上位側制御演算ステップで算出された操作量MV2を下位側制御演算装置に設定する上位側操作量設定ステップと、
前記上位側制御演算手段の入出力データ記憶手段が、多項式モデルの入力変数を入力実績データ、前記上位側制御演算ステップで算出された操作量MV2を出力実績データとして、これら入力実績データと出力実績データとをデータセットとして記憶する入出力データ記憶ステップと、
前記上位側制御演算手段の実行指示手段が、予め規定されたタイミングで、帰納的解析を実行するように指示する実行指示ステップと、
前記上位側制御演算手段の帰納的解析手段が、前記実行指示ステップによる指示に応じて、前記入出力データ記憶手段に記憶されたデータセットのうち直近の収集期間で収集されたデータセットを利用して帰納的解析を実行し、前記多項式モデルの係数を算出する帰納的解析ステップと、
前記上位側制御演算手段の係数出力手段が、前記帰納的解析ステップで算出された前記多項式モデルの係数を前記下位側制御演算装置に設定する係数出力ステップと、
前記下位側制御演算装置の下位側制御演算手段が、前記多項式モデルにより入力変数から操作量MV1を予め規定された制御周期毎に算出する下位側制御演算ステップと、
前記下位側制御演算装置の操作量出力手段が、操作量MV2が設定された制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV2を採用し、操作量MV2が設定されなかった制御周期においては制御対象に出力すべき操作量MVとして操作量MV1を採用し、操作量MVを制御対象に出力する操作量出力ステップとを備えることを特徴とする制御方法。
A high-order side control calculation means for calculating a manipulated variable MV2 from an input variable by an advanced control calculation for each predetermined control cycle;
An upper operation amount setting means in which the upper operation amount setting means of the upper control calculation means sets the operation amount MV2 calculated in the upper control calculation step in the lower control arithmetic device;
The input / output data storage means of the upper control calculation means uses the input variables of the polynomial model as input record data, and the operation amount MV2 calculated in the higher control calculation step as output record data. An input / output data storage step for storing data as a data set;
An execution instruction step for instructing the execution instruction means of the higher-order side control calculation means to perform an inductive analysis at a predetermined timing;
The recursive analysis means of the higher-level control calculation means uses a data set collected in the most recent collection period among the data sets stored in the input / output data storage means in response to an instruction by the execution instruction step. Performing an inductive analysis and calculating a coefficient of the polynomial model;
A coefficient output step of setting the coefficient of the polynomial model calculated in the recursive analysis step in the lower-level control calculation device;
A low-order side control arithmetic step in which the low-order side control arithmetic means of the low-order side control arithmetic device calculates the manipulated variable MV1 from the input variable by the polynomial model for each predetermined control cycle;
Control in which the operation amount output means of the lower-level control arithmetic unit adopts the operation amount MV2 as the operation amount MV to be output to the control target in the control cycle in which the operation amount MV2 is set, and the operation amount MV2 is not set. A control method comprising: an operation amount MV1 as an operation amount MV to be output to a control target in a cycle; and an operation amount output step of outputting the operation amount MV to the control target.
請求項7記載の制御方法において、
前記上位側制御演算装置は、前記下位側制御演算装置よりも複雑な演算を実行可能なコンピュータであり、
前記下位側制御演算装置は、前記上位側制御演算装置よりも安定して動作するように設計された制御機器であり、
前記高度制御演算は、前記下位側制御演算装置では処理できないレベルの演算であることを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 7,
The upper control arithmetic device is a computer capable of performing more complex arithmetic than the lower control arithmetic device,
The lower control arithmetic unit is a control device designed to operate more stably than the upper control arithmetic unit,
The control method according to claim 1, wherein the advanced control computation is a computation at a level that cannot be processed by the lower-level control computation device.
請求項7または8記載の制御方法において、
前記制御対象は、一連の制御工程が繰り返される性質のものであり、
前記予め規定されたタイミングは、前記一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 7 or 8,
The control object is of a nature in which a series of control steps are repeated,
The control method according to claim 1, wherein the predetermined timing is a timing at which the series of control steps are completed.
請求項9記載の制御方法において、
前記制御対象は、製造プロセスにおける状態量であり、
前記予め規定されたタイミングは、製造プロセスの一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 9, wherein
The control object is a state quantity in the manufacturing process,
The control method according to claim 1, wherein the predetermined timing is a timing at which a series of control steps of a manufacturing process is completed.
請求項9記載の制御方法において、
前記制御対象は、空調制御における状態量であり、
前記予め規定されたタイミングは、エネルギー管理の実施単位となる一連の制御工程が完了したタイミングであることを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 9, wherein
The control object is a state quantity in air conditioning control,
The control method according to claim 1, wherein the predetermined timing is a timing at which a series of control steps as an energy management execution unit is completed.
請求項7乃至11のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記多項式モデルの数式は、PID制御演算を実現する数式であり、前記下位側制御演算ステップは、PID制御演算ステップとして機能することを特徴とする制御方法。
The control method according to any one of claims 7 to 11,
The formula of the polynomial model is a formula that realizes PID control calculation, and the lower-level control calculation step functions as a PID control calculation step.
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