JP2014211671A - 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、操作量から操作量に係わる調整対象の変数である操作量系変数を生成する操作量拡張部2と、操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した正規化操作量を算出する正規化部3−1〜3−mと、正規化操作量に対して加重演算を行なうことにより正規化操作量を合成するセレクタ4と、セレクタ4から出力された合成操作量を制御量入力として、制御演算により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5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構成例において、前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むものである。
また、本発明の協調動作装置の1構成例において、前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むものである。
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り、前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むものである。
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とは限らない対象を想定して、まず複数の主制御系における平衡点の差を整理し、次に平衡点の差を整理する処理で得られた整理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、複数の主制御系における平衡点の差のみを最前段での整理の対象とすることで、全体の演算量が必要以上に増えないようにすることができる。基本原理によれば、平衡点条件の優先度の高い整理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実質的な操作量である整理操作量の選択方法・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)をそれぞれ個別に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。
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、より汎用的で扱いが簡易な構成として実現する例である。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、操作量拡張部2と、操作量拡張部2が生成するm(mは2以上の整数)個の変数毎に設けられたm個の正規化部3−1〜3−mと、セレクタ4と、操作量調整制御部5とから構成される。
各主制御部1−iの制御量PV_Aiは、センサなどによって計測され、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3ステップS101)。
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。
操作量系変数生成部21は、操作量に係わる調整対象の変数である操作量系変数MV_Cj(j=1〜m)を生成する(図3ステップS105)。操作量系変数MV_Cjとしては、例えば操作量MV_Aiがある。また、別の操作量系変数MV_Cjとしては、操作量MV_Aiの総和である総操作量MV_Cmがある。
各操作量系出力部22−jは、それぞれ操作量系変数MV_Cjを出力する(図3ステップS106)。
各正規化部3−jの操作量系変数取得部31−jは、操作量拡張部2のそれぞれ対応する操作量系出力部22−jから操作量系変数MV_Cjを取得する(図3ステップS108)。
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)/SP_Cj ・・・(3)
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)Yj ・・・(4)
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)/Zj ・・・(5)
整列部41は、正規化操作量MV_Cejを小さい順あるいは大きい順に並び替えて、並び替え後の正規化操作量MV_CXk(k=1〜m)を得る(図3ステップS112)。
合成操作量出力部43は、合成部42によって算出された合成操作量MV_CSを操作量調整制御部5に出力する(図3ステップS114)。
合成操作量取得部51は、セレクタ4から合成操作量MV_CSを取得する(図3ステップS116)。
MV_BS=(100/PB_B){1+(1/TI_Bs)+TD_Bs}
×(0−MV_CS) ・・・(7)
式(7)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。上記のとおり、制御偏差の演算部分は、操作量設定値SP_BS=0と合成操作量MV_CSとの差(0−MV_CS)となっている。
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3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。図4は本実施の形態に係る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。本実施の形態は、n=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で構成されるセントラル空調システムに第1の実施の形態の協調動作装置を適用した例を示すものである。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(主制御系の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。
MV_C1=MV_A1 ・・・(8)
MV_C2=MV_A2 ・・・(9)
MV_C3=MV_A3 ・・・(10)
MV_C4=MV_A4 ・・・(11)
MV_C5=MV_A1+MV_A2+MV_A3+MV_A4 ・・・(12)
MV_C6=MV_A1+MV_A2 ・・・(13)
MV_C7=MV_A3+MV_A4 ・・・(14)
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、
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の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成手段と、
前記操作量系変数毎に設けられ、前記操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を算出する複数の操作量算出手段と、
前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2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2の操作量を合成して第3の操作量を出力する合成手段と、
前記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、前記合成手段から出力された第3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、前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2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2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2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または2記載の協調動作装置において、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作装置。 - 請求項3記載の協調動作装置において、
前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むことを特徴とする協調動作装置。 - 請求項1または2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り、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含む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の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成ステップと、
前記変数生成ステップで生成した操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を操作量系変数毎に算出する操作量算出ステップと、
前記操作量算出ステップで算出した複数の第2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2の操作量を合成して第3の操作量を得る合成ステップと、
前記合成ステップで得られた第3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、前記操作量算出ステップで算出した複数の第2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含み、
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2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2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または7記載の協調動作方法において、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作方法。 - 請求項8記載の協調動作方法において、
前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むことを特徴とする協調動作方法。 - 請求項6または7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り、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作方法。
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