JP2014206838A - 協調動作装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主制御系が複数系統であり、副制御系が１系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現する。
【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

本発明は、制御の主目的のための主制御系が複数系統であり、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が１系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法に関するものである。

温度や圧力などのプロセス量を制御するためのプロセス制御系において、例えば温度が制御対象であれば、ヒータと温度センサと温調計が１個ずつというように、１個の制御量ＰＶに対して１個のアクチュエータという組合せが基本になる。

一方で、加熱アクチュエータ（ヒータ）と冷却アクチュエータ（冷却器）という２個のアクチュエータを協調動作させて、温度を制御する方法も提案されている（特許文献１参照）。図１１は特許文献１に開示された制御装置を加熱処理炉の温度制御に適用した例を示す図、図１２は特許文献１に開示された制御装置の構成を示すブロック図である。加熱処理炉１００では、ヒータ１０１で加熱、冷却器１０２で冷却した空気を循環させるようになっている。

コントローラ１０４は、加熱処理炉１００内の温度センサ１０３によって計測された制御量（温度計測値）ＰＶ＿Ａと設定値ＳＰ＿Ａに基づいてＰＩＤ制御演算により加熱用の操作量ＭＶ＿Ａを算出する。コントローラ１０５は、設定値ＳＰ＿Ｂとしてコントローラ１０４の加熱用操作量ＭＶ＿Ａの望ましい値を採用し、制御量としてコントローラ１０４の加熱用操作量ＭＶ＿Ａを採用し、ＰＩＤ制御演算により冷却用の操作量ＭＶ＿Ｂを算出する。

特許文献１に開示された技術によれば、単に温度を制御するだけではなく、加熱と冷却の相殺を低減してエネルギー効率を改善することができる。特許文献１に開示された技術の特徴は、エネルギー効率に影響を与える要因である、ヒータ出力と冷却器出力との平衡点に着眼し、ヒータ出力（操作量ＭＶ＿Ａ）を常時監視しながら調整する制御ループを付加したことである。

特許第３８０５９５７号公報

特許文献１に開示された技術は、加熱１系統（１個の加熱アクチュエータ）に冷却１系統（１個の冷却アクチュエータ）の組合せを前提とする制御技術である。しかし、エネルギー効率に影響するアクチュエータは必ずしも２個とは限らない。例えば図１３に示すように、加熱処理炉１００内に加熱したいゾーン１０６−１〜１０６−４が複数あって、ゾーン１０６−１〜１０６−４毎にヒータ１０１−１〜１０１−４が設けられ、さらに加熱処理炉１００内の空気を冷却する１個の冷却器１０２が設けられている場合、すなわち加熱複数系統に冷却１系統の組合せという場合もある。

図１３の構成は、加熱を目的とする通常制御の系統が複数あれば、複数の制御量（温度）を制御可能であるので、エネルギー効率を考慮しなければ、問題なく成り立つ構成である。また、この構成は、製造装置の製造コストの面で見れば、むしろ合理的な構成である。このように、制御の主目的のための主制御系が複数系統であり、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が１系統のみという構成に対しては、特許文献１に開示された技術を適用することはできない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、主制御系が複数系統であり、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が１系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の協調動作装置は、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ものである。

また、本発明の協調動作装置は、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ものである。

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ものである。
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。

また、本発明の協調動作方法は、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ものである。

また、本発明の協調動作方法は、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ものである。

本発明によれば、第１の制御演算手段が算出した第１の操作量と操作量変換手段が第２の操作量を倍率変換することによって算出した第３の操作量とを合成し、望ましい第２の平衡点を示す第２の操作量設定値と合成後の第４の操作量に基づいて第５の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ことにより、第２の平衡点を望ましい値に調整することができ、省エネルギーを実現することができる。また、本発明では、操作量を合成手段で合成する際に、第２の操作量を倍率変換することによって算出した第３の操作量を取り込むようにしたので、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。

また、本発明では、第１の制御演算手段が算出した第１の操作量を合成し、操作量設定値変換手段が第１の操作量設定値を倍率変換することによって算出した第３の操作量設定値と、望ましい第２の平衡点を示す第２の操作量設定値とのうち大きい方を選択し、選択後の第４の操作量設定値と合成操作量に基づいて第４の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ことにより、第２の平衡点を望ましい値に調整することができ、省エネルギーを実現することができる。また、本発明では、第１の操作量設定値を倍率変換することによって算出した第３の操作量設定値と第２の操作量設定値とのうち大きい方を選択するようにしたので、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る協調動作装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御系のブロック線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る協調動作装置を適用したセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る協調動作装置の動作を示すフローチャートである。 先願の協調動作装置の動作例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る協調動作装置の動作例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る協調動作装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御系のブロック線図である。 本発明の第２の実施の形態に係る協調動作装置を適用したセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る協調動作装置の動作を示すフローチャートである。 従来の制御装置を加熱処理炉の温度制御に適用した例を示す図である。 従来の制御装置の構成を示すブロック図である。 加熱複数系統、冷却１系統の組合せを示す図である。

［発明の原理１］
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。

発明者は、以上のような基本原理に基づき、主制御系が複数系統であり、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が１系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法を提案した（特願２０１３−０１１８７０）。特願２０１３−０１１８７０において協調動作装置の適用例として説明したセントラル空調システムでは、複数のゾーンの室内温度制御のための主制御系である複数の給気風量制御系と、複数の主制御系の平衡点を調整するための副制御系である給気温度制御系とを有しており、各主制御系の操作量（給気風量）を調整対象の平衡点とし、副制御系によって平衡点を望ましい値に調整するようにしている。

特願２０１３−０１１８７０で提案した協調動作装置では、複数の主制御系のみがマルチ化の対象である。つまり、平衡点が共通するという同質の主制御系のみを扱うことを、設計上の前提としている。
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。

このように、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに対しては、特願２０１３−０１１８７０で提案した協調動作装置を適用することはできない。
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。

ただし、総操作量設定値（総風量設定値）は、複数の主制御系に共通の操作量設定値（風量設定値）とは異なるはずであるので、総操作量設定値（総風量設定値）に対して特願２０１３−０１１８７０の技術を単純に適用することはできない。そこで、発明者は、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することに想到した。

［発明の原理２］
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。

［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、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。

各主制御部１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれ設定値ＳＰ＿Ａｉを入力する設定値入力部１０−ｉと、制御量ＰＶ＿Ａｉを入力する制御量入力部１１−ｉと、設定値ＳＰ＿Ａｉと制御量ＰＶ＿Ａｉに基づいて操作量ＭＶ＿Ａｉ（第１の操作量）を算出する制御演算部１２−ｉ（第１の制御演算手段）と、操作量ＭＶ＿Ａｉを対応する主制御系のアクチュエータに出力する操作量出力部１３−ｉ（第１の操作量出力手段）とを備えている。

倍率変換部２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（ｉ＝１〜ｎ）の総和である総操作量ＭＶ＿Ｔ（第２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、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、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、総操作量ＭＶ＿Ｔのとり得る数値範囲を操作量ＭＶ＿Ａｉのとり得る数値範囲に合わせるために、総操作量ＭＶ＿Ｔを倍率変換して変換総操作量ＭＶ＿ＴＸ（第３の操作量）を算出する操作量変換部２４（操作量変換手段）と、操作量変換部２４による変換総操作量ＭＶ＿ＴＸを出力する変換総操作量出力部２５とを備えている。

セレクタ３は、主制御部１−ｉ毎に設けられた操作量取得部３０−ｉと、倍率変換部２から出力された変換総操作量ＭＶ＿ＴＸを取得する変換総操作量取得部３１と、ｎ個の操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを小さい順あるいは大きい順に並び替える整列部３２と、整列部３２によって並び替えられた操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸに対して加重演算を行なうことにより操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを合成する合成部３３と、合成部３３による合成操作量ＭＶ＿ＡＳ（第４の操作量）を操作量調整制御部４に出力する合成操作量出力部３４とを備えている。

操作量調整制御部４は、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳを入力する操作量設定値入力部４０と、セレクタ３から出力された合成操作量ＭＶ＿ＡＳを取得する合成操作量取得部４１と、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（第５の操作量）を算出する調整制御演算部４２（第２の制御演算手段）と、調整制御演算部４２による調整操作量ＭＶ＿ＢＳを副制御系のアクチュエータに出力する調整操作量出力部４３（第２の操作量出力手段）とを備えている。

図２はｎ＝４の場合の制御系の構成を示している。図２における５−１〜５−４は主制御系のアクチュエータ、６は副制御系のアクチュエータ、７−１〜７−４は制御対象である。主制御部１−１とアクチュエータ５−１と制御対象７−１とが第１の主制御系を構成し、主制御部１−２とアクチュエータ５−２と制御対象７−２とが第２の主制御系を構成し、主制御部１−３とアクチュエータ５−３と制御対象７−３とが第３の主制御系を構成し、主制御部１−４とアクチュエータ５−４と制御対象７−４とが第４の主制御系を構成している。また、操作量調整制御部４とアクチュエータ６とが副制御系を構成している。

図３は本実施の形態の協調動作装置を適用したセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。セントラル空調システムは、４個の主制御系である給気風量制御系と１個の副制御系である給気温度制御系とから構成される。部屋４００には、温度制御したいゾーン４０５−１〜４０５−４が４個あり、ゾーン４０５−１〜４０５−４毎に給気ダンパ４０２−１〜４０２−４（給気風量アクチュエータ）が設けられている。空調機４０１は、副制御系の給気温度アクチュエータを構成している。

主制御部１−１〜１−４は、各ゾーン４０５−１〜４０５−４に対して給気風量による室内温度制御を行なう。各ゾーン４０５−１〜４０５−４の温度ＰＶ＿Ａ１〜ＰＶ＿Ａ４（制御量）は、温度センサ４０３−１〜４０３−４によって個別に計測される。４ゾーン共通の空調機４０１は、冷房の場合は指定された温度に給気を冷却し、暖房の場合は指定された温度に給気を加熱する。以下では、冷房の場合についてのみ説明する。

空調機４０１から送り出された給気は、ダクト４０６を通って吹出口４０７−１〜４０７−４から各ゾーン４０５−１〜４０５−４に供給される。給気温度は、給気温度センサ４０４によって計測される。給気ダンパ４０２−１〜４０２−４は、主制御部１−１〜１−４から出力される操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４に応じて、各ゾーン４０５−１〜４０５−４に供給される給気の風量を調節する。空調機４０１は、操作量調整制御部４から出力される調整操作量ＭＶ＿ＢＳに応じて、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度を調節する。部屋４００から戻される還気は、ダクト４０８および還気ダンパ４０９を通り、取入口４１０から導入された外気と混合されて空調機４０１に戻される。

各主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）の合計である総風量の最低必要量が、総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴ、すなわち調整対象の第１の平衡点になる。総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴは、換気の都合などにより予め決定され、例えば５０ｍ³／ｍｉｎ．である。また、各主制御系での制御可能な最低必要な操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）が、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳ、すなわち調整対象の第２の平衡点になる。操作量設定値ＳＰ＿ＢＳは例えば１０ｍ³／ｍｉｎ．である。なお、総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴを決定する代表的な理由は、部屋４００全体の二酸化炭素濃度が高くならないように換気することであり、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳを決定する代表的な理由は、各ゾーンに広く給気が循環して冷暖房の効果を得ることである。このように異なる理由であるため、単純に操作量設定値ＳＰ＿ＢＳ×ｎ＝総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴになるとは限らない。

主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４を増加させるためには調整操作量ＭＶ＿ＢＳである給気温度を上昇させる必要があり、逆に主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４を減少させるためには調整操作量ＭＶ＿ＢＳである給気温度を下降させる必要がある。一般的には、風量を少なくすれば、搬送動力を小さくすることができるので、省エネルギーに繋がることが知られている。

４個の主制御系の中で、最も不利な制御状態にあるものは、操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４が最小値を示すものである。よって、セレクタ３は、４個の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４のうちの最小値を選択して合成操作量ＭＶ＿ＡＳとして出力すればよい。そして、総風量も、このセレクタ３で扱えるように構成する。

以下、本実施の形態の協調動作装置の動作を図４を参照して説明する。各主制御部１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の設定値ＳＰ＿Ａｉは、建物管理者や室内居住者などによって設定され、設定値入力部１０−ｉを介して制御演算部１２−ｉに入力される（図４ステップＳ１００）。

各主制御部１−ｉの制御量ＰＶ＿Ａｉは、センサなど（図３の例では温度センサ４０３−１〜４０３−４）によって計測され、制御量入力部１１−ｉを介して制御演算部１２−ｉに入力される（図４ステップＳ１０１）。

各主制御部１−ｉの制御演算部１２−ｉは、設定値ＳＰ＿Ａｉと制御量ＰＶ＿Ａｉに基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶ＿Ａｉを算出する（図４ステップＳ１０２）。
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。

各主制御部１−ｉの操作量出力部１３−ｉは、制御演算部１２−ｉによって算出された操作量ＭＶ＿Ａｉを対応する主制御系のアクチュエータ５−ｉ（図３の例では給気ダンパ４０２−１〜４０２−４）に出力する（図４ステップＳ１０３）。設定値入力部１０−ｉと制御量入力部１１−ｉと制御演算部１２−ｉと操作量出力部１３−ｉとは主制御部１−ｉ毎に設けられているので、ステップＳ１００〜Ｓ１０３の処理は主制御部１−ｉ毎に個別に実施されることになる。

次に、倍率変換部２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４ステップＳ１０４）。
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）。

次に、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２の総操作量設定値入力部２２を介して操作量変換部２４に入力される（図４ステップＳ１０６）。第１の平衡点は、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り、上記のとおり、セントラル空調システムの場合には総風量の最低必要量から決定される。

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、オペレータなどによって設定され、倍率変換部２の操作量設定値入力部２３を介して操作量変換部２４に入力される（図４ステップＳ１０７）。第２の平衡点は、各主制御の整定状態での望ましい操作量出力であり、エネルギー効率と各ゾーンの風量の最低必要量等を考慮して予め決定される。なお、本実施の形態では、上記のとおり、複数の主制御系の第２の平衡点が共通であることを想定している。

次に、操作量変換部２４は、総操作量算出部２１によって算出された総操作量ＭＶ＿Ｔのとり得る数値範囲を操作量ＭＶ＿Ａｉ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と操作量設定値ＳＰ＿ＢＳの比率に基づき次式のように総操作量ＭＶ＿Ｔを倍率変換し、変換総操作量ＭＶ＿ＴＸを算出する（図４ステップＳ１０８）。
ＭＶ＿ＴＸ＝ＭＶ＿Ｔ（ＳＰ＿ＢＳ／ＳＰ＿ＢＴ） ・・・（３）

変換総操作量出力部２５は、操作量変換部２４によって算出された変換総操作量ＭＶ＿ＴＸをセレクタ３に出力する（図４ステップＳ１０９）。
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）。

整列部３２は、操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸの計ｎ＋１個の操作量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＋１）を得る（図４ステップＳ１１２）。

合成部３３は、整列部３２により並び替えられた操作量ＭＶ＿ＡＸｊに対して次式のような加重演算（加重平均演算）を行ない、合成操作量ＭＶ＿ＡＳを得る（図４ステップＳ１１３）。これにより、合成部３３は、実質的に操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを選択的に合成する。

式（４）において、αｊは予め定められた加重であり、加重αｊ（ｊ＝１〜ｎ＋１）の合計は１．０である。例えば、整列部３２が操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを小さい順に並び替えたとして、最も小さい操作量ＭＶ＿ＡＸ１に対応する加重α１を１．０、その他の操作量ＭＶ＿ＡＸ２〜ＭＶ＿ＡＸ（ｎ＋１）に対応する加重α２〜α（ｎ＋１）を０とすれば、合成部３３は最小値選択部として機能する。

また、整列部３２が操作量ＭＶ＿Ａｉと変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを大きい順に並び替えたとして、最も大きい操作量ＭＶ＿ＡＸ１に対応する加重α１を１．０、その他の操作量ＭＶ＿ＡＸ２〜ＭＶ＿ＡＸ（ｎ＋１）に対応する加重α２〜α（ｎ＋１）を０とすれば、合成部３３は最大値選択部として機能する。なお、本実施の形態の協調動作装置を図３に示したセントラル空調システムに適用する場合、合成部３３を最小値選択部として機能させるようにすればよい。

合成操作量出力部３４は、合成部３３によって算出された合成操作量ＭＶ＿ＡＳを操作量調整制御部４に出力する（図４ステップＳ１１４）。
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）。

続いて、調整制御演算部４２は、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出する（図４ステップＳ１１７）。
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。

調整操作量出力部４３は、調整制御演算部４２によって算出された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを対応する副制御系のアクチュエータ６（図３の例では空調機４０１）に出力する（図４ステップＳ１１８）。
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、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に本実施の形態の効果を示すシミュレーション結果を示す。ここでは、主制御系の数をｎ＝４とし、図３に示したセントラル空調システムを想定し、ゾーン４０５−１〜４０５−４の温度ＰＶ＿Ａ１〜ＰＶ＿Ａ４を２８℃から２６℃へ降下させ、さらに２６℃から２５℃へ降下させた場合の数値をシミュレーションにより求めた。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は特願２０１３−０１１８７０で提案した協調動作装置の動作を示している。特願２０１３−０１１８７０で提案した協調動作装置は、本実施の形態の協調動作装置から倍率変換部２を削除し、セレクタ３において操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４を合成する構成に相当する。図５（Ａ）は１００秒において室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２６℃のステップ入力が加わり、さらに１０００秒において室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２５℃のステップ入力が加わったときの温度ＰＶ＿Ａ１〜ＰＶ＿Ａ４（制御量）の変化を示し、図５（Ｂ）はこれらのステップ入力時に主制御部１−１〜１−４から出力される操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４の変化を示し、図５（Ｃ）は総操作量ＭＶ＿Ｔを示している。

調整操作量ＭＶ＿ＢＳの値は、各ゾーン４０５−１〜４０５−４の風量の最低必要量を維持できるようにするため、ＭＶ＿ＢＳ＝１０ｍ³／ｍｉｎ．に設定されている。室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２６℃の時刻１０００秒までは、整定状態での総操作量ＭＶ＿Ｔがぎりぎりで５０ｍ³／ｍｉｎ．を超えている。一方、１０００秒以降の室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２５℃の状態では、各主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）の最低必要量１０ｍ³／ｍｉｎ．を維持することで全体的に風量が減少し、整定状態での総操作量ＭＶ＿Ｔが５０ｍ³／ｍｉｎ．未満になる。このように、特願２０１３−０１１８７０で提案した協調動作装置では、総操作量ＭＶ＿Ｔ（総風量）の調整を考慮していないため、総操作量ＭＶ＿Ｔを望ましい値に維持することができない。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は本実施の形態の協調動作装置の動作を示しており、図６（Ａ）は１００秒において室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２６℃のステップ入力が加わり、さらに１０００秒において室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２５℃のステップ入力が加わったときの温度ＰＶ＿Ａ１〜ＰＶ＿Ａ４（制御量）の変化を示し、図６（Ｂ）はこれらのステップ入力時に主制御部１−１〜１−４から出力される操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４の変化を示し、図６（Ｃ）は総操作量ＭＶ＿Ｔを示している。

調整操作量ＭＶ＿ＢＳの値は、各ゾーン４０５−１〜４０５−４の風量の最低必要量を維持できるようにするため、ＭＶ＿ＢＳ＝１０ｍ³／ｍｉｎ．に設定されている。加えて、総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴの値は、総風量の最低必要量を維持できるようにするため、ＳＰ＿ＢＴ＝５０ｍ³／ｍｉｎ．に設定されている。室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２６℃の時刻１０００秒までは、整定状態での総操作量ＭＶ＿Ｔがぎりぎりで５０ｍ³／ｍｉｎ．を超えるので、各主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）の最低必要量１０ｍ³／ｍｉｎ．を維持する平衡点調整の動作になっている。一方、１０００秒以降の室内温度設定値ＳＰ＿Ａ１〜ＳＰ＿Ａ４＝２５℃の状態では、各主制御系の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）の最低必要量１０ｍ³／ｍｉｎ．を維持することで全体的に風量が減少するので、整定状態での総操作量ＭＶ＿Ｔの最低必要量５０ｍ³／ｍｉｎ．を維持する平衡点調整の動作になっている。

以上のように、本実施の形態では、主制御部１−１〜１−ｎが算出した操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４と倍率変換部２が総操作量ＭＶ＿Ｔを倍率変換することによって算出した変換総操作量ＭＶ＿ＴＸとを合成し、望ましい第２の平衡点を示す操作量設定値ＳＰ＿ＢＳと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出して副制御系のアクチュエータに出力することにより、第２の平衡点を望ましい値に調整することができ、省エネルギーを実現することができる。また、本実施の形態では、操作量をセレクタ３で合成する際に、総操作量ＭＶ＿Ｔを倍率変換することによって算出した変換総操作量ＭＶ＿ＴＸを取り込むようにしたので、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。

［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、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。

各主制御部１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれ設定値入力部１０−ｉと、制御量入力部１１−ｉと、制御演算部１２−ｉと、操作量出力部１３−ｉとを備えている。
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。

セレクタ３ａは、主制御部１−ｉ毎に設けられた操作量取得部３０−ｉと、ｎ個の操作量ＭＶ＿Ａｉを小さい順あるいは大きい順に並び替える整列部３２ａと、整列部３２ａによって並び替えられた操作量ＭＶ＿Ａｉに対して加重演算を行なうことにより操作量ＭＶ＿Ａｉを合成する合成部３３ａと、合成部３３ａによる合成操作量ＭＶ＿ＡＳを操作量調整制御部４ａに出力する合成操作量出力部３４とを備えている。

操作量調整制御部４ａは、セレクタ３ａから出力された合成操作量ＭＶ＿ＡＳを取得する合成操作量取得部４１と、選択設定値ＳＰ＿ＢＸと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（第４の操作量）を算出する調整制御演算部４２ａ（第２の制御演算手段）と、調整制御演算部４２による調整操作量ＭＶ＿ＢＳを副制御系のアクチュエータに出力する調整操作量出力部４３（第２の操作量出力手段）と、倍率変換部２ａから出力された選択設定値ＳＰ＿ＢＸを取得する選択設定値入力部４４とを備えている。

図９は本実施の形態の協調動作装置を適用したセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。倍率変換部２ａとセレクタ３ａと操作量調整制御部４ａ以外の構成は第１の実施の形態と同じなので、セントラル空調システムの説明は省略する。

以下、本実施の形態の協調動作装置の動作を図１０を参照して説明する。図１０のステップＳ２００，Ｓ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０３の処理は、それぞれ図４のステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３と同じである。

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１０ステップＳ２０４）。
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）。

合成部３３ａは、整列部３２ａにより並び替えられた操作量ＭＶ＿ＡＸｊに対して次式のような加重演算（加重平均演算）を行ない、合成操作量ＭＶ＿ＡＳを得る（図１０ステップＳ２０６）。これにより、合成部３３ａは、実質的に操作量ＭＶ＿Ａｉを選択的に合成する。

例えば、整列部３２ａが操作量ＭＶ＿Ａｉを小さい順に並び替えたとして、最も小さい操作量ＭＶ＿ＡＸ１に対応する加重α１を１．０、その他の操作量ＭＶ＿ＡＸ２〜ＭＶ＿ＡＸｎに対応する加重α２〜αｎを０とすれば、合成部３３ａは最小値選択部として機能する。また、整列部３２ａが操作量ＭＶ＿Ａｉを大きい順に並び替えたとして、最も大きい操作量ＭＶ＿ＡＸ１に対応する加重α１を１．０、その他の操作量ＭＶ＿ＡＸ２〜ＭＶ＿ＡＸｎに対応する加重α２〜αｎを０とすれば、合成部３３ａは最大値選択部として機能する。本実施の形態の協調動作装置を図９に示したセントラル空調システムに適用する場合、合成部３３ａを最小値選択部として機能させるようにすればよい。

合成操作量出力部３４は、合成部３３ａによって算出された合成操作量ＭＶ＿ＡＳを操作量調整制御部４ａに出力する（図１０ステップＳ２０７）。
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）。

倍率変換部２ａの合成操作量取得部２６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Ｓ２１０）。
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）。

次に、操作量設定値変換部２７は、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ＭＶ＿Ｔと合成操作量ＭＶ＿ＡＳの比率に基づき次式のように総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴを倍率変換し、変換総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴＸを算出する（図１０ステップＳ２１２）。
ＳＰ＿ＢＴＸ＝ＳＰ＿ＢＴ（ＭＶ＿ＡＳ／ＭＶ＿Ｔ） ・・・（７）

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、オペレータなどによって設定され、倍率変換部２ａの操作量設定値入力部２３を介して選択部２８に入力される（図１０ステップＳ２１３）。
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）。

次に、操作量調整制御部４ａの選択設定値入力部４４は、倍率変換部２ａから選択設定値ＳＰ＿ＢＸを取得する（図１０ステップＳ２１６）。
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）。

続いて、調整制御演算部４２ａは、選択設定値ＳＰ＿ＢＸと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行って調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出する（図１０ステップＳ２１８）。
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。

調整操作量出力部４３は、調整制御演算部４２ａによって算出された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを対応する副制御系のアクチュエータ６（図９の例では空調機４０１）に出力する（図１０ステップＳ２１９）。
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。

以上のように、本実施の形態では、主制御部１−１〜１−ｎが算出した操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４を合成し、倍率変換部２ａが総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴを倍率変換することによって算出した変換総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴＸと、望ましい第２の平衡点を示す操作量設定値ＳＰ＿ＢＳとのうち大きい方を選択し、選択設定値ＳＰ＿ＢＸと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出して副制御系のアクチュエータに出力することにより、第２の平衡点を望ましい値に調整することができ、省エネルギーを実現することができる。また、本実施の形態では、総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴを倍率変換することによって算出した変換総操作量設定値ＳＰ＿ＢＴＸと操作量設定値ＳＰ＿ＢＳとのうち大きい方を選択するようにしたので、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１、第２の実施の形態では、セントラル空調システムを例に挙げて説明したが、原理的には同様に操作量の総量を扱う制御系であれば、セントラル空調システムに限らず本発明を適用可能である。

第１、第２の実施の形態で説明した協調動作装置は、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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、マルチループ制御系に適用することができる。特に、本発明は、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ものを対象とする。

１−１〜１−ｎ…主制御部、２，２ａ…倍率変換部、３，３ａ…セレクタ、４，４ａ…操作量調整制御部、５−１〜５−４，６…アクチュエータ、７−１〜７−４…制御対象、 １０−１〜１０−ｎ…設定値入力部、１１−１〜１１−ｎ…制御量入力部、１２−１〜１２−ｎ…制御演算部、１３−１〜１３−ｎ…操作量出力部、２０−１〜２０−ｎ，３０−１〜３０−ｎ…操作量取得部、２１…総操作量算出部、２２…総操作量設定値入力部、２３，４０…操作量設定値入力部、２４…操作量変換部、２５…変換総操作量出力部、２７…操作量設定値変換部、２８…選択部、２９…選択設定値出力部、３１…変換総操作量取得部、３２，３２ａ…整列部、３３，３３ａ…合成部、３４…合成操作量出力部、２６，４１…合成操作量取得部、４２，４２ａ…調整制御演算部、４３…調整操作量出力部、４４…選択設定値入力部。

Claims (10)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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