JP2014206838A - 協調動作装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】協調動作装置は、操作量を算出して対応する主制御系のアクチュエータに出力する主制御部1−1〜1−nと、総操作量のとり得る数値範囲を操作量のとり得る数値範囲に合わせるために、総操作量を倍率変換して変換総操作量を算出する倍率変換部2と、操作量と変換総操作量に対して加重演算を行なうことにより操作量と変換総操作量を合成するセレクタ3と、各主制御の整定状態での望ましい操作量出力である平衡点を調整するための副制御系に対応して設けられ、平衡点を示す操作量設定値を入力とすると共に、セレクタ3から出力された合成後の操作量を制御量入力として、調整操作量を算出して副制御系のアクチュエータに出力する操作量調整制御部4とを備える。
【選択図】 図1
Description
また、本発明の協調動作装置の1構成例は、さらに、前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列手段を備え、前記合成手段は、前記整列手段によって並び替えられた複数の第1の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量を合成することを特徴とするものである。
また、本発明の協調動作装置の1構成例において、前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、前記第1の操作量は給気風量であり、前記第1の操作量の総和は総風量である。
複数の主制御系において、それらの調整されるべき平衡点が共通している対象を想定して、複数の主制御系の操作量をセレクタにより合成し、その後に特許文献1に開示された処理(操作量の調整)を適用することを、基本原理とする。この基本原理によれば、複数の主制御系の平衡点が共通していることを利用して、全体の演算量を少なくすることができる。操作量を調整する制御演算部は1個である。基本原理によれば、平衡点条件の優先度の高い操作量を選択するセレクタを備えることで、安定した主制御系からの操作量の選択方法・組合せ方法を決定する操作になるので、扱いやすい。そして、優先度の高いものに対応できるのであれば、実用価値の高いマルチループ制御系適用方法になる。
しかしながら、セントラル空調システムでは、給気風量の制約は個別の主制御系のみとは限らず、さらなる多様化対応が求められている。例えば、各主制御系の操作量(給気風量)を共通の望ましい値に調整するだけでなく、各主制御系の操作量とは別の平衡点、具体的には各主制御系の個々の操作量(給気風量)の総和である総操作量(総風量)を望ましい値に調整することが求められている。
本発明では、このようなシステムに適用可能な協調動作装置および方法を実現するため、上記のセレクタに総操作量(総風量)も取り込むことで、総操作量(総風量)も含めた平衡点調整ができるようにする。
上記発明の原理1では、総操作量を倍率変換するが、総操作量設定値(総風量設定値)を倍率変換してもよい。
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、上記発明の原理1に対応するものである。図1は本実施の形態に係る制御装置である協調動作装置の構成を示すブロック図、図2は本実施の形態に係る制御系のブロック線図である。協調動作装置は、n(nは2以上の整数)個の主制御部1−1〜1−nと、倍率変換部2と、セレクタ3と、操作量調整制御部4とから構成される。
MV_Ai=(100/PB_Ai){1+(1/TI_Ais)+TD_Ais}
×(SP_Ai−PV_Ai) ・・・(1)
式(1)において、PB_Aiは比例帯、TI_Aiは積分時間、TD_Aiは微分時間、sはラプラス演算子である。
倍率変換部2の総操作量算出部21は、操作量MV_Aiの総和である総操作量MV_Tを算出する(図4ステップS105)。
MV_TX=MV_T(SP_BS/SP_BT) ・・・(3)
次に、セレクタ3の各操作量取得部30−iは、それぞれ対応する主制御部1−iの操作量出力部13−iから操作量MV_Aiを取得する(図4ステップS110)。
セレクタ3の変換総操作量取得部31は、倍率変換部2の変換総操作量出力部25から変換総操作量MV_TXを取得する(図4ステップS111)。
次に、調整されるべき第2の平衡点を示す操作量設定値SP_BSは、上記のとおりオペレータなどによって設定され、操作量調整制御部4の操作量設定値入力部40を介して調整制御演算部42に入力される(図4ステップS115)。
操作量調整制御部4の合成操作量取得部41は、セレクタ3から合成操作量MV_ASを取得する(図4ステップS116)。
MV_BS=(100/PB_B){1+(1/TI_Bs)+TD_Bs}
×(SP_BS−MV_AS) ・・・(5)
式(5)において、PB_Bは比例帯、TI_Bは積分時間、TD_Bは微分時間、sはラプラス演算子である。
以上のようなステップS100〜S118の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで(図4ステップS119においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。
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、上記発明の原理2に対応するものである。図7は本実施の形態に係る制御装置である協調動作装置の構成を示すブロック図、図8は本実施の形態に係る制御系のブロック線図であり、図1、図2と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の協調動作装置は、主制御部1−1〜1−nと、倍率変換部2aと、セレクタ3aと、操作量調整制御部4aとから構成される。
倍率変換部2aは、主制御部1−i毎に設けられた操作量取得部20−iと、操作量MV_Ai(第1の操作量)の総和である総操作量MV_T(第3の操作量)を算出する総操作量算出部21(操作量算出手段)と、総操作量設定値SP_BT(第1の操作量設定値)を入力する総操作量設定値入力部22と、操作量設定値SP_BS(第2の操作量設定値)を入力する操作量設定値入力部23と、セレクタ3aから出力された合成操作量MV_AS(第2の操作量)を取得する合成操作量取得部26と、総操作量設定値SP_BTのとり得る数値範囲を操作量設定値SP_BSのとり得る数値範囲に合わせるために、総操作量設定値SP_BTを倍率変換して変換総操作量設定値SP_BTX(第3の操作量設定値)を算出する操作量設定値変換部27(操作量設定値変換手段)と、操作量設定値SP_BSと変換総操作量設定値SP_BTXとのうちの大きい方を選択する選択部28と、選択部28による選択設定値SP_BX(第4の操作量設定値)を出力する選択設定値出力部29とを備えている。
整列部32aは、操作量MV_Aiを小さい順あるいは大きい順に並び替えて、並び替え後の操作量MV_AXj(j=1〜n)を得る(図10ステップS205)。
次に、倍率変換部2aの各操作量取得部20−iは、それぞれ対応する主制御部1−iの操作量出力部13−iから操作量MV_Aiを取得する(図10ステップS208)。
総操作量算出部21の動作は、第1の実施の形態と同じである(図10ステップS209)。
調整されるべき第1の平衡点を示す総操作量設定値SP_BTは、オペレータなどによって設定され、倍率変換部2aの総操作量設定値入力部22を介して操作量設定値変換部27に入力される(図10ステップS211)。
SP_BTX=SP_BT(MV_AS/MV_T) ・・・(7)
選択部28は、操作量設定値SP_BSと変換総操作量設定値SP_BTXとのうちの大きい方を選択して選択設定値SP_BXとして出力する(図10ステップS214)。
選択設定値出力部29は、選択設定値SP_BXを操作量調整制御部4aに出力する(図10ステップS215)。
操作量調整制御部4aの合成操作量取得部41は、セレクタ3aから合成操作量MV_ASを取得する(図10ステップS217)。
MV_BS=(100/PB_B){1+(1/TI_Bs)+TD_Bs}
×(SP_BX−MV_AS) ・・・(8)
式(8)において、PB_Bは比例帯、TI_Bは積分時間、TD_Bは微分時間、sはラプラス演算子である。
以上のようなステップS200〜S219の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで(図10ステップS220においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。
Claims (10)
- 複数の主制御系に対応して設けられ、主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を算出する複数の第1の制御演算手段と、
主制御系毎に設けられ、対応する主制御系の前記第1の制御演算手段によって算出された第1の操作量を対応する主制御系のアクチュエータに出力する複数の第1の操作量出力手段と、
複数の前記第1の操作量の総和である第2の操作量を算出する操作量算出手段と、
前記第2の操作量のとり得る数値範囲を前記第1の操作量のとり得る数値範囲に合わせるために、複数の主制御の整定状態での操作量出力総和の望ましい値である第1の平衡点を示す第1の操作量設定値と各主制御の整定状態での望ましい操作量出力である第2の平衡点を示す第2の操作量設定値とに基づき前記第2の操作量を倍率変換して、第3の操作量を算出する操作量変換手段と、
前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量と前記操作量変換手段によって算出された第3の操作量とに対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量と前記第3の操作量とを合成して第4の操作量を出力する合成手段と、
前記第2の平衡点を調整するための1つの副制御系に対応して設けられ、前記第2の操作量設定値を入力とすると共に、前記合成手段から出力された第4の操作量を制御量入力として、制御演算により第5の操作量を算出する第2の制御演算手段と、
前記第2の制御演算手段によって算出された第5の操作量を副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力手段とを備えることを特徴とする協調動作装置。 - 複数の主制御系に対応して設けられ、主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を算出する複数の第1の制御演算手段と、
主制御系毎に設けられ、対応する主制御系の前記第1の制御演算手段によって算出された第1の操作量を対応する主制御系のアクチュエータに出力する複数の第1の操作量出力手段と、
前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量を合成して第2の操作量を出力する合成手段と、
前記複数の第1の操作量の総和である第3の操作量を算出する操作量算出手段と、
複数の主制御の整定状態での操作量出力総和の望ましい値である第1の平衡点を示す第1の操作量設定値のとり得る数値範囲を、各主制御の整定状態での望ましい操作量出力である第2の平衡点を示す第2の操作量設定値のとり得る数値範囲に合わせるために、前記第3の操作量と前記第2の操作量とに基づき前記第1の操作量設定値を倍率変換して、第3の操作量設定値を算出する操作量設定値変換手段と、
前記第2の操作量設定値と前記第3の操作量設定値とのうちの大きい方を選択して第4の操作量設定値として出力する選択手段と、
前記第2の平衡点を調整するための1つの副制御系に対応して設けられ、前記第4の操作量設定値を入力とすると共に、前記合成手段から出力された第2の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算手段と、
前記第2の制御演算手段によって算出された第4の操作量を副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力手段とを備えることを特徴とする協調動作装置。 - 請求項1記載の協調動作装置において、
さらに、前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量と前記操作量変換手段によって算出された第3の操作量とを小さい順あるいは大きい順に並び替える整列手段を備え、
前記合成手段は、前記整列手段によって並び替えられた複数の第1の操作量と第3の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量と前記第3の操作量とを合成することを特徴とする協調動作装置。 - 請求項2記載の協調動作装置において、
さらに、前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列手段を備え、
前記合成手段は、前記整列手段によって並び替えられた複数の第1の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量を合成することを特徴とする協調動作装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の協調動作装置において、
前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、
前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、
前記第1の操作量は給気風量であり、
前記第1の操作量の総和は総風量であることを特徴とする協調動作装置。 - 主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を主制御系毎に算出する第1の制御演算ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量をそれぞれ対応する主制御系のアクチュエータに出力する第1の操作量出力ステップと、
前記複数の第1の操作量の総和である第2の操作量を算出する操作量算出ステップと、
前記第2の操作量のとり得る数値範囲を前記第1の操作量のとり得る数値範囲に合わせるために、複数の主制御の整定状態での操作量出力総和の望ましい値である第1の平衡点を示す第1の操作量設定値と各主制御の整定状態での望ましい操作量出力である第2の平衡点を示す第2の操作量設定値とに基づき前記第2の操作量を倍率変換して、第3の操作量を算出する操作量変換ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量と前記操作量変換ステップで算出した第3の操作量とに対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量と前記第3の操作量とを合成して第4の操作量を得る合成ステップと、
前記第2の操作量設定値を入力とすると共に、前記合成ステップで得られた第4の操作量を制御量入力として、制御演算により第5の操作量を算出する第2の制御演算ステップと、
前記第2の制御演算ステップで算出した第5の操作量を、前記第2の平衡点を調整するための1つの副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力ステップとを含むことを特徴とする協調動作方法。 - 主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を主制御系毎に算出する第1の制御演算ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量をそれぞれ対応する主制御系のアクチュエータに出力する第1の操作量出力ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量を合成して第2の操作量を得る合成ステップと、
前記複数の第1の操作量の総和である第3の操作量を算出する操作量算出ステップと、
複数の主制御の整定状態での操作量出力総和の望ましい値である第1の平衡点を示す第1の操作量設定値のとり得る数値範囲を、各主制御の整定状態での望ましい操作量出力である第2の平衡点を示す第2の操作量設定値のとり得る数値範囲に合わせるために、前記第3の操作量と前記第2の操作量とに基づき前記第1の操作量設定値を倍率変換して、第3の操作量設定値を算出する操作量設定値変換ステップと、
前記第2の操作量設定値と前記第3の操作量設定値とのうちの大きい方を選択して第4の操作量設定値として出力する選択ステップと、
前記第4の操作量設定値を入力とすると共に、前記合成ステップで得られた第2の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算ステップと、
前記第2の制御演算ステップで算出した第4の操作量を、前記第2の平衡点を調整するための1つの副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力ステップとを含むことを特徴とする協調動作方法。 - 請求項6記載の協調動作方法において、
さらに、前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量と前記操作量変換ステップで算出した第3の操作量とを小さい順あるいは大きい順に並び替える整列ステップを備え、
前記合成ステップは、前記整列ステップで並び替えた複数の第1の操作量と第3の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量と前記第3の操作量とを合成することを特徴とする協調動作方法。 - 請求項7記載の協調動作方法において、
さらに、前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列ステップを備え、
前記合成ステップは、前記整列ステップで並び替えた複数の第1の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第1の操作量を合成することを特徴とする協調動作方法。 - 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の協調動作方法において、
前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、
前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、
前記第1の操作量は給気風量であり、
前記第1の操作量の総和は総風量であることを特徴とする協調動作方法。
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JP2014211671A (ja) * | 2013-04-17 | 2014-11-13 | アズビル株式会社 | 協調動作装置および方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2010073098A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Yamatake Corp | 制御装置および制御方法 |
JP2010073101A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Yamatake Corp | 制御装置および制御方法 |
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