JP2016085629A - プラント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リファレンスガバナを用いてプラントの複数の特定状態量の将来値を予測する場合において、将来値の予測の無駄を低減することを目的とする。
【解決手段】時刻ｋにおける過給圧Ｐ_ｉｍｋと時刻ｋ＋１における過給圧Ｐ_{ｉｍｋ＋１}が式（１）に示した予測モデルを用いて予測される（ステップＳ１０，Ｓ１２）。同時に、時刻ｋにおけるＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲｋと時刻ｋ＋１におけるＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}が式（２）に示した予測モデルを用いて予測される（ステップＳ１４，Ｓ１６）。ＥＧＲ率の将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に近づき、尚且つ、過給圧の将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆが上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌから遠ざかると判定された場合、ＥＧＲ率が収束するまでの期間が予測長に設定される（ステップＳ１８，Ｓ２０）。そうでないと判定された場合、過給圧が収束するまでの期間が予測長に設定される（ステップＳ２２）。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラント制御装置に関する。

従来、例えば特開２０１３−２２８８５９号公報には、リファレンスガバナとフィードバックコントローラを用いてプラントを制御するプラント制御装置が開示されている。このプラント制御装置は、車載動力プラントであるディーゼルエンジンを制御対象としている。このディーゼルエンジンは、ディーゼルスロットルと可変容量ターボチャージャーとＥＧＲ装置を備えるエンジンである。また、可変容量ターボチャージャーは可変ノズルを備えており、ＥＧＲ装置はＥＧＲ弁を備えている。

このプラント制御装置において、リファレンスガバナは、ディーゼルエンジンの制御量（ＥＧＲ率および過給圧）の目標値が与えられると、ディーゼルエンジンの特定状態量（ＥＧＲ率および過給圧）に課せられたハード上および制御上の制約を満たすようにこの目標値を修正し、修正目標値を出力するように構成されている。フィードバックコントローラは、リファレンスガバナから修正目標値が与えられると、ディーゼルエンジンの制御量の実値を修正目標値に近付けるようにフィードバック制御によってディーゼルエンジンの操作量（ディーゼルスロットル開度、可変ノズル開度、ＥＧＲ弁開度）を決定するように構成されている。

リファレンスガバナは、具体的に、次のように修正目標値を出力する。先ず、ディーゼルエンジンの制御量の目標値に基づいて、修正目標値の候補を複数用意する。そして、これらの候補をプラントモデルに入力して、ディーゼルエンジンの特定状態量の将来値を予測し、予測した特定状態量の将来値が制約に抵触するかどうかを候補毎に判定する。そして、特定状態量に課せられる制約を満たす範囲で目標値に最も近い修正目標値の候補を探索し、最終的な修正目標値として選択する。

また、このプラント制御装置は、複数のＣＰＵコアが搭載されたマルチコアプロセッサと、各ＣＰＵコアに対する演算タスクの割り当てを管理するコア管理プログラムと、を備えている。上述したリファレンスガバナによる修正目標値の探索・選択は、コア管理プログラムにより割り当てられた将来予測タスクとして、各ＣＰＵコアにおいて処理される。

また、特開２０１４−０４７７５７号公報には、上述したリファレンスガバナと同様の構成のリファレンスガバナを用いて、ディーゼルエンジンの制御量（過給圧）の目標値の修正を行うプラント制御装置が開示されている。このプラント制御装置では、予め設定した予測長に亘ってディーゼルエンジンの特定状態量（過給圧）の将来値を予測するだけでなく、過給圧の応答性が高い運転条件では、過給圧の応答性が低い運転条件よりも予測長が短くなるように、予測長の設定値が変更されている。また、このリファレンスガバナでは、予測したディーゼルエンジンの特定状態量の将来値が制約に抵触するかどうかを修正目標値の候補毎に判定している。

特開２０１３−２２８８５９号公報 特開２０１４−０４７７５７号公報 特開２０１１−２３６８７８号公報

ところで、上述した予測長の設定値を長くすれば、予測の精度を高め、より適切な修正目標値を選択できる。しかしその一方で、プラント制御装置（具体的にはＣＰＵコア）での演算負荷が高くなり、加えて、将来予測タスク以外の計算タスクに割り当てることのできる演算資源が減少するという問題がある。ここで、特開２０１４−０４７７５７号公報での予測長の変更は、過給圧の応答性のみに基づいて行われ、ＥＧＲ率の応答性については考慮していない。また、リファレンスガバナでは、過給圧の将来値の制約抵触のみを判定しており、ＥＧＲ率の制約抵触を考慮していない。そのため、過給圧の将来値の予測を無駄に行う可能性があり、演算資源を有効活用できないおそれがある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。即ち、リファレンスガバナを用いてプラントの複数の特定状態量の将来値を予測する場合において、将来値の予測の無駄を低減することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、プラント制御装置であって、
プラントの複数の制御量の実値を対応する目標値に近づけるようにフィードバック制御によって当該プラントの制御入力を決定するフィードバックコントローラと、
前記フィードバックコントローラに与える目標値とプラントモデルとに基づいて、前記制御量のそれぞれに対応する特定状態量の将来値を予測すると共に、当該特定状態量に課せられた制約に基づいて、前記フィードバックコントローラに与える目標値を修正するリファレンスガバナと、
前記リファレンスガバナにおいて前記将来値を予測する期間を設定する設定手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記将来値が制約から遠ざかる方向に向かう特定状態量がある場合、前記将来値が制約に近づく方向に向かう特定状態量のうち、応答性の最も遅い制御量に対応する特定状態量の予測期間に合わせて他の特定状態量の予測期間を変更することを特徴とする。

本発明によれば、将来値が制約から遠ざかる方向に向かう特定状態量がある場合、前記将来予測値が制約に近づく方向に向かう特定状態量のうち、応答性の最も遅い制御量に対応する特定状態量の予測期間に合わせて他の特定状態量の予測期間を変更するので、将来値の予測の無駄を低減することができる。

過給圧−ＥＧＲ率制御中における過給圧の動特性の一例を示す時間図である。 過給圧−ＥＧＲ率制御中におけるＥＧＲ率の動特性の一例を示す時間図である。 過給圧−ＥＧＲ率制御中における過給圧およびＥＧＲ率の動特性の別の例を示す時間図である。 本実施の形態に係る制御装置が実行する予測長の設定ルーチンのフローチャートを示す図である。 過給圧−ＥＧＲ率−エキマニ圧力制御を行う場合における、予測長の設定手法を説明するための図である。 過給圧−ＥＧＲ率−エキマニ圧力制御を行う場合における、予測長の設定手法を説明するための図である。 過給圧−ＥＧＲ率−エキマニ圧力制御を行う場合における、予測長の設定手法を説明するための図である。

本発明の実施の形態のプラント制御装置は、車両動力プラントであるディーゼルエンジンの制御装置である。制御対象であるディーゼルエンジンは、燃料噴射弁と、ディーゼルスロットルと、可変容量ターボチャージャーとＥＧＲ装置とを備えている。可変容量ターボチャージャーには可変ノズルが備えられ、ＥＧＲ装置にはＥＧＲ弁が備えられている。

本実施の形態においては、制御装置によって、多入出力系である過給圧−ＥＧＲ率制御が行われる。過給圧−ＥＧＲ率制御におけるディーゼルエンジンの制御入力（操作量）は可変ノズル開度、ＥＧＲ弁開度およびディーゼルスロットル開度であり、ディーゼルエンジンの制御出力（特定状態量）は過給圧Ｐ_ｉｍとＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲである。

本実施の形態に係る制御装置は、リファレンスガバナとフィードバックコントローラを備えている。リファレンスガバナは、ディーゼルエンジンの制御量の目標値が与えられると、将来予測モデルに基づいて、特定状態量の将来値を予測するように構成されている。また、リファレンスガバナは、将来予測モデルに基づいて予測したディーゼルエンジンの特定状態量の将来値がハード上或いは制御上の制約に抵触するようであれば、ディーゼルエンジンの制御量の目標値を修正するように構成されている。

本実施の形態におけるディーゼルエンジンの制御量は過給圧Ｐ_ｉｍとＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲであり、これらの将来予測モデルは次の式（１），（２）で表される。

式（１）において、Ｐ_ｉｍｋ，Ｘ_ＶＧＴｋ，Ｑ_ｆｉｎｋ，Ｘ_ＥＧＲｋ，Ｘ_Ｔｈｒｋはそれぞれ、時刻ｋにおける過給圧、可変ノズル開度、噴射量、ＥＧＲ弁開度、ディーゼルスロットル開度である。また、Ｐ_{ｉｍｋ＋１}は時刻ｋ＋１における過給圧である。また、Ａ_ｐｉｍ，Ｂ_ｐｉｍ，Ｄ_ｐｉｍ，Ｅ_ｐｉｍ，Ｆ_ｐｉｍは過給圧予測係数である。

式（２）において、Ｐ_Ｅｘｈｋ，Ｘ_ＶＧＴｋ，Ｘ_ＥＧＲｋ，Ｘ_Ｔｈｒｋはそれぞれ、時刻ｋにおける排気マニホールド圧力、可変ノズル開度、ＥＧＲ弁開度、ディーゼルスロットル開度である。また、Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}は時刻ｋ＋１におけるＥＧＲ率である。また、Ｋ_ＥＧＲ１，Ｋ_ＥＧＲ２，Ｋ_ＥＧＲ３，Ｋ_ＥＧＲ４はＥＧＲ率予測係数である。

また、本実施の形態においては、過給圧Ｐ_ｉｍとＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲのそれぞれに、制約としての上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌと上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}が設定されている。リファレンスガバナは、予測した過給圧の将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆが上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌに抵触するようであれば過給圧の目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔを修正し、また、予測したＥＧＲ率の将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に抵触するようであればＥＧＲ率の目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}を修正する。

リファレンスガバナによる目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔの修正は、具体的に、次のように行われる。先ず、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔに基づいて修正目標値の複数の候補Ｐ_{ｉｍ＿Ｔ１}，Ｐ_{ｉｍ＿Ｔ２}，・・・を用意する。続いて、用意した候補Ｐ_{ｉｍ＿Ｔ１}，Ｐ_{ｉｍ＿Ｔ２}，・・・をプラントモデルに入力して過給圧の将来値Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ１}，Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ２}，・・・を予測する。続いて、予測した将来値Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ１}，Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ２}，・・・が上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌを上回るかどうかを候補毎に判定する。続いて、予測した将来値Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ１}，Ｐ_{ｉｍ＿Ｆ２}，・・・が上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌを上回らない範囲で目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔに最も近い候補を探索し、最終的な修正目標値として選択する。リファレンスガバナによる目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}の修正手法は、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔの修正手法と同様である。

フィードバックコントローラは、リファレンスガバナから修正目標値が与えられると、ディーゼルエンジンの制御量の実値を修正目標値に近付けるようにフィードバック制御によってディーゼルエンジンの操作量を決定するように構成されている。具体的に、フィードバックコントローラは、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔが与えられると、過給圧の実値Ｐ_ｉｍ＿Ｒを当該目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔに近付けるようにフィードバック制御によって可変ノズル開度を決定する。また、目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}が与えられると、ＥＧＲ率の実値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｒ}を当該目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}に近付けるようにフィードバック制御によってＥＧＲ弁開度とディーゼルスロットル開度を決定する。なお、フィードバックコントローラの仕様に限定はなく、公知のフィードバックコントローラを用いることができる。

ところで、一般的なリファレンスガバナにおいては、特定状態量の将来値の予測を行うステップ数が一定数に固定される。ここで、予測ステップ数に離散時間ステップの時間間隔を乗じた値が予測長（予測期間）となることから、一般的なリファレンスガバナにおいては予測長が一定に固定される、ということもできる。これに対し、本実施の形態においては、将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆと将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}との収束傾向の比較に基づいて、将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆと将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の予測長を変更して設定している。この予測長の設定手法について、以下説明する。

図１は、過給圧−ＥＧＲ率制御中における過給圧の動特性の一例を示す時間図である。この時間図には、フィードバックコントローラに入力された目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔの軌道と、ディーゼルエンジンから出力された過給圧の軌道のイメージと、上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌとが描かれている。フィードバックコントローラによるフィードバック制御によれば、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔが時刻ｔ_０でステップ状に増大した場合、過給圧は目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔの変化に応答して増大していき、一旦、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔをオーバーシュートして応答ピークに達する。その後、過給圧は目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔを中心に振動しながらやがて目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔへ収束していく。

リファレンスガバナは、式（１）に示した予測モデルを用いて時刻ｔ_０の時点でその後の過給圧（つまり、将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆ）の軌道を予測し、予測した過給圧の軌道が制約に抵触しないかどうか判断する。式（１）に示した予測モデルを用いて将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆを予測する範囲、すなわち、予測長が長くなるほど、制御装置にかかる演算負荷は大きくなる。よって、予測長はできる限り短くしたいが、予測長を単純に短くすると将来における制約への抵触を予見することができなくなる。

ここで、図１に示す時刻ｔ_０以降の過給圧の軌道について着目する。図１に示す過給圧の軌道によれば、制約に抵触する可能性が最も高いのは過給圧が応答ピークに達した時点（時刻ｔ_１）である。よって、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔの変化の時点から過給圧が応答ピークに達する時点までを含む期間（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_１）が予測長となるように予測ステップ数を設定すれば、制約の抵触有無を間違いなく判定しつつ将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆの予測にかかる演算負荷を最小にすることができると考えられる。

また、過給圧同様、過給圧−ＥＧＲ率制御中においてはＥＧＲ率もフィードバック制御される。図２は、過給圧−ＥＧＲ率制御中におけるＥＧＲ率の動特性の一例を示す時間図である。この時間図には、フィードバックコントローラに入力された目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}の軌道と、ディーゼルエンジンから出力されたＥＧＲ率の軌道のイメージと、上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}とが描かれている。リファレンスガバナは、式（２）に示した予測モデルを用いて時刻ｔ_０の時点でその後のＥＧＲ率（つまり、将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}）の軌道を予測し、予測したＥＧＲ率の軌道が制約に抵触しないかどうか判断する。

図２に示すＥＧＲ率の軌道によれば、制約に抵触する可能性が最も高いのはＥＧＲ率が応答ピークに達した時点（時刻ｔ_２）である。よって、目標値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｔ}の変化の時点からＥＧＲ率が応答ピークに達する時点までを含む期間（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_２）が予測長となるように予測ステップ数を設定すれば、制約の抵触有無を間違いなく判定しつつ将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の予測にかかる演算負荷を最小にすることができると考えられる。

ここで、通常、過給圧の応答性はＥＧＲ率の応答性よりも遅いことから、過給圧−ＥＧＲ率制御中のＥＧＲ率の予測長を過給圧の予測長（つまり、図１の時刻ｔ_０〜時刻ｔ_１）に合わせることで、ＥＧＲ率の制約の抵触有無を間違いなく判定しつつＥＧＲ率の将来予測にかかる演算負荷を最小にすることができると考えられる。

しかし、予測した過給圧の軌道が制約から遠ざかる方向に向かい、その一方で予測したＥＧＲ率の軌道が制約に近づく方向に向かう場合においては、過給圧の制約抵触の心配は無いもののＥＧＲ率の制約抵触の心配が大きくなる。図３は、過給圧−ＥＧＲ率制御中における過給圧およびＥＧＲ率の動特性の別の例を示す時間図である。この図に示す過給圧の軌道は、上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌから遠ざかる方向に向かい、一旦、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔをオーバーシュートして時刻ｔ_３の時点で応答ピークに達する。一方、この図に示すＥＧＲ率の動特性の軌道は、図２同様、上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に近づく方向に向かい、一旦、目標値一旦、目標値Ｐ_ｉｍ＿Ｔをオーバーシュートして時刻ｔ_２の時点で応答ピークに達する。

図３に示したような場合は、ＥＧＲ率が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に抵触する可能性はあるものの、過給圧が上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌに抵触する可能性が全く無い。そのため、上記同様に過給圧の予測長（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_３）にＥＧＲ率の予測長を合わせると、過給圧やＥＧＲ率の予測が無駄になってしまう。そうすると、制御装置にかかる演算負荷が高くなり、限りある演算資源を有効に扱えないことになる。そこで、本実施の形態においては、このような場合には、ＥＧＲ率の予測長（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_２）に過給圧の予測長を合わせる。これにより、必要最低限の予測長を設定することができるため、演算資源を有効に活用することができる。換言すれば、不要に長い予測長を設定することによる演算抜けを回避することができる。

図４は、本実施の形態に係る制御装置が実行する予測長の設定ルーチンのフローチャートを示す図である。なお、図４に示すルーチンは、ディーゼルエンジンの運転中に繰り返して実行されるものとする。

図４に示すルーチンにおいて、制御装置は、時刻ｋにおける過給圧Ｐ_ｉｍｋと時刻ｋ＋１における過給圧Ｐ_{ｉｍｋ＋１}を式（１）に示した予測モデルを用いて予測する（ステップＳ１０，Ｓ１２）。また、制御装置は、時刻ｋにおけるＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲｋと時刻ｋ＋１におけるＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}を式（２）に示した予測モデルを用いて予測する（ステップＳ１４，Ｓ１６）。

続いて、制御装置は、ＥＧＲ率の将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に近づき、尚且つ、過給圧の将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆが上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌから遠ざかるか否かを判定する（ステップＳ１８）。具体的に、制御装置は、ステップＳ１０，Ｓ１２で予測した過給圧Ｐ_ｉｍｋと過給圧Ｐ_{ｉｍｋ＋１}との差に基づいて過給圧の収束傾向を予測すると共に、ステップＳ１４，Ｓ１６で予測したＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲｋＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}との差に基づいてＥＧＲ率の収束傾向を予測する。そして、過給圧Ｐ_{ｉｍｋ＋１}から過給圧Ｐ_ｉｍｋを差し引いた値（Ｐ_{ｉｍｋ＋１}−Ｐ_ｉｍｋ）が負の値で、尚且つ、ＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}からＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲｋを差し引いた値（Ｚ_{ＥＧＲｋ＋１}−Ｚ_ＥＧＲｋ）が正の値である場合、制御装置はＥＧＲ率の将来値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に近づき、尚且つ、過給圧の将来値Ｐ_ｉｍ＿Ｆが上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌから遠ざかると判定し、ステップＳ２０に進む。一方、それ以外の場合、制御装置はステップＳ２２に進む。

ステップＳ２０において、制御装置は、ＥＧＲ率が収束するまでの期間を予測長に設定する。一方、ステップＳ２２において、制御装置は、過給圧が収束するまでの期間を予測長に設定する。

以上、図４に示したルーチンによれば、予測した過給圧の軌道が制約から遠ざかる方向に向かい、その一方で予測したＥＧＲ率の軌道が制約に近づく方向に向かう場合に、ＥＧＲ率が収束するまでの期間を予測長に設定できる。即ち、通常時は過給圧の予測長にＥＧＲ率の予測長を合わせつつ、上記の様な特定の条件下においてはＥＧＲ率の予測長に過給圧の予測長を合わせることができる。よって、演算資源を有効に活用できる。

ところで、上記実施の形態においては、過給圧−ＥＧＲ率制御を前提とし、ディーゼルエンジンの制御量および特定状態量を過給圧Ｐ_ｉｍとＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲとした。しかし、排気マニホールド圧力（以下「エキマニ圧力」と称す）Ｐ_Ｅｘｈや、ターボ回転数Ｎ_ｔｂをディーゼルエンジンの制御量や特定状態量に含めることもできる。この場合、ディーゼルエンジンの制御入力（操作量）は、可変ノズル開度、ＥＧＲ弁開度、ディーゼルスロットル開度およびウェイストゲートバルブ開度となる。なお、ウェイストゲートバルブは、ディーゼルエンジンの排気通路において可変容量ターボチャージャーをバイパスする通路に設けられるアクチュエータである。また、ディーゼルエンジンの制御出力は、過給圧Ｐ_ｉｍ、ＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲ、エキマニ圧力Ｐ_Ｅｘｈおよびターボ回転数Ｎ_ｔｂとなる。なお、エキマニ圧力Ｐ_Ｅｘｈやターボ回転数Ｎ_ｔｂの予測モデルは、式（１），（２）に示した過給圧Ｐ_ｉｍやＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲの予測モデルと同様に予め設定されているものとする。また、過給圧Ｐ_ｉｍやＥＧＲ率Ｚ_ＥＧＲ同様、エキマニ圧力Ｐ_Ｅｘｈやターボ回転数Ｎ_ｔｂにも上限値Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｌ}，Ｎ_ｔｂ＿Ｌが予め設定されているものとする。

図５乃至図７は、過給圧−ＥＧＲ率−エキマニ圧力制御を行う場合における、予測長の設定手法を説明するための図である。ディーゼルエンジンの制御量および特定状態量にエキマニ圧力Ｐ_Ｅｘｈを含める場合は、エキマニ圧力の目標値Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｔ}の軌道と、エキマニ圧力の上限値Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｌ}とを考慮して予測長を設定することができる。ここで、一般に、エキマニ圧力Ｐ_Ｅｘｈの応答性はＥＧＲ率よりも遅く、過給圧の応答性よりも速い。そのため、予測した過給圧Ｐ_ｉｍ＿Ｆの軌道、予測したＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の軌道および予測したエキマニ圧力Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｆ}の軌道の何れもが上限値に近づく方向に向かう場合（図５）には、制約の抵触有無を間違いなく判定するために、エキマニ圧力およびＥＧＲ率の予測長を、応答性の最も遅い過給圧の予測長（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_４）に合わせる。

一方、予測した過給圧Ｐ_ｉｍ＿Ｆの軌道が上限値Ｐ_ｉｍ＿Ｌから遠ざかる方向に向かい、予測したＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の軌道および予測したエキマニ圧力Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｆ}の軌道がその上限値に近づく方向に向かう場合（図６）には、予測の無駄を省くべく、過給圧およびＥＧＲ率の予測長を、エキマニ圧力の予測長（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_５）に合わせる。また、予測した過給圧Ｐ_ｉｍ＿Ｆの軌道および予測したエキマニ圧力Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｆ}の軌道がその上限値から遠ざかる方向に向かい、予測したＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の軌道が上限値Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｌ}に近づく方向に向かう場合（図７）には、予測の無駄を省くべく、過給圧およびエキマニ圧力の予測長を、ＥＧＲ率の予測長（つまり、時刻ｔ_０〜時刻ｔ_６）に合わせる。なお、予測した過給圧Ｐ_ｉｍ＿Ｆの軌道、予測したＥＧＲ率Ｚ_{ＥＧＲ＿Ｆ}の軌道および予測したエキマニ圧力Ｐ_{Ｅｘｈ＿Ｆ}の軌道の何れもがその上限値から遠ざかる方向に向かう場合には、エキマニ圧力およびＥＧＲ率の予測長を、応答性の最も遅い過給圧の予測長に合わせる。

このように、ディーゼルエンジンの制御量および特定状態量が増えた場合であっても、ディーゼルエンジンの各制御量の応答性の相対的な関係と、リファレンスガバナにより予測される特定状態量の将来値の軌道の収束傾向とに応じて、特定状態量の予測長を変更すれば、上記実施の形態同様の効果を得ることができる。即ち、リファレンスガバナにより予測される特定状態量の将来値が制約に近づく方向に向かうディーゼルエンジンの複数の制御量のうち、応答性の最も遅い制御量に対応する特定状態量の予測長に、他の特定状態量の予測長を合わせることで、上記実施の形態同様の効果を得ることができる。

Claims (1)

1. プラントの複数の制御量の実値を対応する目標値に近づけるようにフィードバック制御によって当該プラントの制御入力を決定するフィードバックコントローラと、
   前記フィードバックコントローラに与える目標値とプラントモデルとに基づいて、前記制御量のそれぞれに対応する特定状態量の将来値を予測すると共に、当該特定状態量に課せられた制約に基づいて、前記フィードバックコントローラに与える目標値を修正するリファレンスガバナと、
   前記リファレンスガバナにおいて前記将来値を予測する期間を設定する設定手段と、
   を備え、
   前記設定手段は、前記将来値が制約から遠ざかる方向に向かう特定状態量がある場合、前記将来値が制約に近づく方向に向かう特定状態量のうち、応答性の最も遅い制御量に対応する特定状態量の予測期間に合わせて他の特定状態量の予測期間を変更することを特徴とするプラント制御装置。

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