JP2017146665A - 制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る制御システムの構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、第1実施形態に係る制御システム1は、制御対象100を制御するシステムである。制御対象100は、操作パラメータと条件パラメータとを含む複数のパラメータに対する値が入力されると、所定の処理を実行する。その結果、制御対象100は、操作パラメータと条件パラメータとの値に応じて出力値が変化する。操作パラメータは、制御対象100が実行する処理に対するパラメータ(変数)であり、制御システム1によって操作可能なパラメータである。条件パラメータとは、制御対象100が実行する処理に対するパラメータであり、制御システム1によって操作不可能なパラメータである。すなわち、条件パラメータとは、制御システム1の制御に関わらず決定してしまうものである。ただし、条件パラメータは、操作パラメータの値に応じて変化する場合もある。制御対象100は、この操作パラメータの入力値である操作パラメータ値Aと、条件パラメータの入力値である条件パラメータ値Bとが入力され、それらの値に応じて出力値Cを出力するものである。なお、操作パラメータは、単数であっても複数種類であってもよく、条件パラメータも、単数であっても複数種類であってもよい。また、出力値のパラメータも、複数種類であってもよい。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る制御部20は、現在の偏差と過去の偏差とに基づき補正偏差を算出する点で、第1実施形態と異なる。第2実施形態において、第1実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
以下、第3実施形態から第5実施形態を説明する。第3実施形態から第5実施形態は、第1実施形態又は第2実施形態で説明した制御システム1を、具体的な制御対象に適用した例を説明するものである。第3実施形態から第5実施形態で説明する制御システムによる補正操作パラメータ値AMの算出方法は、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。
図6は、第4実施形態に係る制御システムの構成を模式的に示すブロック図である。図6に示すように、第4実施形態に係る制御システム1bは、制御対象としての焼却炉100bを制御するものである。焼却炉100bは、廃棄物を焼却する設備である。制御システム1bは、検出部10bと、操作部としての燃料導入部12b1及び空気導入部12b2と、制御部20bとを有する。焼却炉100bは、含水する廃棄物が内部に投入され、燃料導入部12b1から燃料が導入され、空気導入部12b2から空気が導入されることにより、廃棄物を焼却処理し、排ガスを発生させる。
図7は、第5実施形態に係る制御システムの構成を模式的に示すブロック図である。図7に示すように、第5実施形態に係る制御システム1cは、制御対象としてのエンジン100cを制御するものである。エンジン100cは、内燃機関であり、燃料をシリンダ内で燃焼させ、その熱エネルギーを用いて仕事をする設備である。制御システム1cは、検出部10cと、操作部としての燃料混合部12c1及び圧縮部12c2と、制御部20cとを有する。エンジン100cは、燃料混合部12c1によって空気と混同された燃料がシリンダに導入され、圧縮部12c2によってシリンダが圧縮されることにより、シリンダ内の燃料を燃焼させる。エンジン100cは、シリンダ内の燃料の燃焼により仕事をし、燃焼で生じた排ガスを発生させる。
10 検出部
12 操作部
20 制御部
22 予測モデル記憶部
23 現在条件パラメータ値取得部
24 現在出力値取得部
26 FF制御部
27 FB制御部
28 補正操作パラメータ値算出部
29 制御対象制御部
32 予測計算部
34 FF目標操作パラメータ値取得部
36 予測出力値取得部
38 予測出力変位値取得部
40 偏差算出部
42 感度算出部
44 FB補正値算出部
Claims (11)
- 操作可能な操作パラメータ値と操作不可能な条件パラメータ値とを含む複数のパラメータの値に応じて出力値が変動する制御対象に対して、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせで前記操作パラメータ値を操作する制御装置であって、
前記操作パラメータ値と前記条件パラメータ値との入力に応じて、前記出力値の予測値である予測出力値を算出する前記フィードフォワード制御用の予測モデルを記憶する予測モデル記憶部と、
前記制御対象の現在の出力値である現在出力値を取得する現在出力値取得部と、
前記制御対象の現在の条件パラメータ値を取得する現在条件パラメータ値取得部と、
前記出力値の目標値である目標出力値を記憶する目標出力値記憶部と、
前記予測モデルと前記現在の条件パラメータ値とに基づき予測出力値を取得する予測出力値取得部と、
前記予測モデルと前記条件パラメータ値とに基づき、前記予測出力値が前記目標出力値に対応する値となる場合の操作パラメータ値である、前記フィードフォワード制御用のフィードフォワード目標操作パラメータ値を取得するフィードフォワード目標操作パラメータ値取得部と、
前記現在出力値と前記目標出力値とに基づき、又は、前記現在出力値と前記予測出力値取得部が取得した予測出力値とに基づき、フィードバック制御により、前記現在出力値の前記目標出力値に対する偏差を算出する偏差算出部と、
前記予測出力値に基づき、前記予測出力値を単位量変化させるために必要な前記操作パラメータ値を示す感度を算出する感度算出部と、
前記偏差と前記感度とに基づき、前記フィードフォワード目標操作パラメータ値のフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出部と、
前記フィードフォワード目標操作パラメータ値と前記フィードバック補正値とに基づき、補正操作パラメータ値を算出する補正操作パラメータ値算出部と、
前記補正操作パラメータ値を用いて前記制御対象を制御する制御対象制御部と、
を有する制御装置。 - 前記制御対象は、複数の操作パラメータを有しており、
前記補正操作パラメータ値は、前記複数の操作パラメータのうち、出力値に対する影響が最も大きいものとして予め選定された操作パラメータに対する入力値である、請求項1に記載の制御装置。 - 前記偏差算出部及び前記感度算出部は、前記偏差及び前記感度を、所定の時間毎に更新して算出する、請求項1又は請求項2に記載の制御装置。
- 前記フィードフォワード目標操作パラメータ値から所定の変位量の値を変化させた目標操作パラメータ変位値と、前記予測出力値の算出に用いた前記条件パラメータ値とを前記予測モデルに入力して、予測出力変位値を取得する予測出力変位値取得部を更に有し、
前記感度算出部は、前記予測出力値と前記予測出力変位値とに基づき、前記感度を算出する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記偏差算出部は、前記現在出力値と前記予測出力値との差分、又は前記現在出力値と前記目標出力値との差分を、前記偏差とし、
前記感度算出部は、前記予測出力値と前記予測出力変位値との差分に対する、前記変位量の割合を前記感度とし、
前記フィードバック補正値算出部は、前記偏差と前記感度とを乗じて前記フィードバック補正値を算出する、請求項4に記載の制御装置。 - 前記感度算出部は、前記予測出力値を前記フィードフォワード目標操作パラメータ値で微分して、前記感度を算出する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記偏差算出部は、前記偏差と過去に算出した前記偏差である過去偏差との積算値である補正偏差を算出し、
前記フィードバック補正値算出部は、前記補正偏差と前記感度とに基づき、前記フィードバック補正値を算出する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記偏差算出部は、前記過去偏差の値を、実際に算出した際の値よりも所定の割合だけ小さくし、前記割合を、算出された時刻が古いものほど大きくする、請求項7に記載の制御装置。
- 前記偏差算出部は、直前のタイミングで算出した前記補正偏差に対し重み係数を乗じ、それに対して前記偏差を加えることで、前記補正偏差を算出し、前記重み係数は、0より大きく1より小さい、請求項8に記載の制御装置。
- 前記制御対象は、前記操作パラメータ値の変化のタイミングに対して、出力値の変化が収束するタイミングが遅れる、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の制御装置。
- 操作可能な操作パラメータ値と操作不可能な条件パラメータ値とを含む複数のパラメータの値に応じて出力値が変動する制御対象に対して、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせで前記操作パラメータ値を操作する制御方法であって、
前記制御対象の現在の条件パラメータ値を取得する現在条件パラメータ値取得ステップと、
前記出力値の目標値である目標出力値を取得する目標出力値取得ステップと、
前記操作パラメータ値と前記条件パラメータ値との入力に応じて、前記出力値の予測値である予測出力値を算出する前記フィードフォワード制御用の予測モデルと前記現在の条件パラメータ値とに基づき予測出力値を取得する予測出力値取得ステップと、
前記予測モデルと前記条件パラメータ値とに基づき、前記予測出力値が前記目標出力値に対応する値となる場合の操作パラメータ値である、前記フィードフォワード制御用のフィードフォワード目標操作パラメータ値を取得するフィードフォワード目標操作パラメータ値取得ステップと、
前記制御対象の現在の出力値である現在出力値を取得する現在出力値取得ステップと、
前記現在出力値と前記目標出力値とに基づき、又は、前記現在出力値と前記予測出力値取得ステップで取得した予測出力値とに基づき、フィードバック制御により、前記現在出力値の前記目標出力値に対する偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記予測出力値に基づき、前記予測出力値を単位量変化させるために必要な前記操作パラメータ値を示す感度を算出する感度算出ステップと、
前記偏差と前記感度とに基づき、前記フィードフォワード目標操作パラメータ値のフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出ステップと、
前記フィードフォワード目標操作パラメータ値と前記フィードバック補正値とに基づき、補正操作パラメータ値を算出する補正操作パラメータ値算出ステップと、
前記補正操作パラメータ値を用いて前記制御対象を制御する制御対象制御ステップと、
を有する制御方法。
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