JP2642414B2 - Process control equipment - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は制御対象のプロセス量を、安全にかつ高精度
に制御し得るようにしたプロセス制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a process control device capable of safely and accurately controlling a process amount to be controlled.
（従来の技術） 近年、例えば産業用ボイラは、複数のボイラを配設
し、蒸気消費量に対応して各ボイラに最適負荷配分を行
ない、経済的に運用するケースが多くなってきている。
この場合、各ボイラは最適に配分された蒸気流量に正確
に制御されなければならない。しかし、従来のボイラ蒸
気流量制御装置には後述するような問題がある上に、最
近では燃料として微粉炭とか副生燃料等の低品位燃料が
多く利用されるようになり、燃料の単位発熱量の変動，
燃料流量が正確に測定できない等の原因によってボイラ
特性が変化し、蒸気流量の制御性が益々低下する傾向に
なってきており、このような背景からより高度なボイラ
蒸気流量制御装置の出現が要請されてきている。(Prior Art) In recent years, for example, industrial boilers are often installed in a plurality of boilers, and optimally distribute load to each of the boilers in accordance with steam consumption, thereby operating economically.
In this case, each boiler must be precisely controlled to the optimally distributed steam flow. However, the conventional boiler steam flow control device has problems as described below, and recently, low-grade fuel such as pulverized coal or by-product fuel has been widely used as fuel, and the unit heat generation amount of fuel has been increased. Fluctuation,
The boiler characteristics change due to factors such as inability to accurately measure the fuel flow rate, and the controllability of the steam flow rate has been decreasing more and more. Have been.
第３図は、従来のボイラ蒸気流量制御装置を複数ボイ
ラの負荷配分制御システムに適用した場合の構成例を示
すブロック図である。なお、ボイラ蒸気流量制御装置
は、勿論単独にも適用されるが、代表的な適用は第３図
に示すような複数ボイラの並列運転システムの負荷配分
制御システムである。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example when a conventional boiler steam flow control device is applied to a load distribution control system for a plurality of boilers. Although the boiler steam flow control device is of course applied alone, a typical application is a load distribution control system of a parallel operation system of a plurality of boilers as shown in FIG.
第３図において、各ボイラの発生蒸気流量を蒸気流量
検出器21−1,21−2,…,21−ｎで検出し、この検出信号
を各々に対応して設けられた開平演算手段22−1,22−2,
…,22−ｎを通して線形化し、各ボイラの発生蒸気流量
に比例した信号f1,f2,…,fNを得る。これらの信号f1,
f2,…,fNを、加算手段23に導入して総流量に比例した信
号ｆを算出し、この信号ｆを加算手段24に導入する。ま
た、各ボイラ共通の蒸気ヘッダの圧力を蒸気圧力検出器
25で検出し、この検出信号を蒸気圧力調節手段26に導入
して蒸気圧力目標値信号Psと比較し、両者が一致するよ
うに調節演算を行なって調節演算出力信号fPを得る。そ
して、この調節演算出 信号fPを加算手段24に導入し、
上記信号ｆと加算合成して実質的な総流量信号fTを算出
する。In FIG. 3, the steam flow rate generated by each boiler is detected by steam flow rate detectors 21-1, 21-2,..., 21-n, and the detection signals are detected. 1,22−2,
, 22-n to obtain signals f 1 , f 2 ,..., F N proportional to the generated steam flow rate of each boiler. These signals f 1 ,
The signals f 2 ,..., f N are introduced into the adding means 23 to calculate a signal f proportional to the total flow rate, and this signal f is introduced into the adding means 24. In addition, the pressure of the steam header common to each boiler is used as a steam pressure detector.
Detected at 25, the detection signal is introduced into the steam pressure adjusting means 26 as compared to the vapor pressure target value signal Ps, obtaining regulatory operation output signal f P by performing an adjustment operation so they match. Then, by introducing a signal f P to the adding means 24 out this adjustment operation,
Calculating a substantial total flow signal f T by adding synthesized with the signal f.
次に、この総流量信号fTを、各ボイラの最適負荷配分
係数α1,α2,…，αＮが設定された負荷配分係数手段27
−1,27−2,…,27−Ｎに入力し、その出力として各ボイ
ラの配分流量SV1,SV2,…,SVNを求めて、これを各ボイラ
B1,B2,…,BNの流量目標値信号として蒸気流量制御装置2
8−1,28−2,…,28−Ｎに入力する。（ここで、α１＋α
２＋，…，＋αＮ＝１で、休止ボイラαｉ＝０であ
る。）そして、この蒸気流量制御装置28−1,28−2,…,2
8−Ｎからの各出力信号MV1,MV2,…,MVNを、各ボイラ29
−1,29−2,…,29−Ｎの燃料指令信号として与えること
により、各ボイラ29−1,29−2,…,29−Ｎの発生蒸気流
量は蒸気流量目標値信号SV1,SV2,…,SVNとなるように制
御される。Then, the total flow signal f T, optimum load distribution coefficient alpha 1 of the boiler, alpha 2, ..., alpha N is set load distribution coefficient means 27
-1,27-2, ... are input to 27-N, the allocation rate SV 1, SV 2 of the boiler as its output, ..., seeking SV N, each boiler which
B 1, B 2, ..., the steam flow control device 2 as a flow rate target value signal B N
8-1, 28-2, ..., 28-N. (Where α 1 + α
2 +,..., + Α N = 1 and the idle boiler αi = 0. ) And the steam flow control devices 28-1, 28-2, ..., 2
Each output signal MV 1 from 8-N, MV 2, ... , the MV N, each boiler 29
-1,29-2, ..., by providing as fuel command signal 29-N, each boiler 29-1 and 29-2, ..., 29-N of generating steam flow steam flow setpoint signal SV 1, SV 2, ... it is controlled to be SV N.
ところで、上述の各蒸気流量制御装置28−1,28−2,
…,28−Ｎ（ここでは、蒸気流量制御装置28−１につい
て図示説明する）は、蒸気流量調節手段28−1Aと、信号
制限手段28−1Bと、加算手段28−1Cとから構成されてい
る。すなわち、基本信号は蒸気流量目標値信号SV1とな
っており、蒸気流量調節手段28−1Aで蒸気流量目標値信
号SV1と蒸気流量信号f1とが一致するように調節演算を
行ない、この調節演算出力信号を信号制限手段28−1Bで
制限して加算手段28−1Cに導入し、ここで蒸気流量目標
値信号SV1と加算合成してボイラ燃焼指令信号MV1を得、
これをボイラ（B1）29−１に与えて制御するようにして
いる。By the way, each of the above steam flow control devices 28-1, 28-2,
.., 28-N (here, the steam flow control device 28-1 is illustrated and described) includes a steam flow adjusting means 28-1A, a signal limiting means 28-1B, and an adding means 28-1C. I have. That is, the basic signal performs adjustment operation as has a steam flow setpoint signal SV 1, and a steam flow setpoint signal SV 1 in the steam flow rate adjustment means 28-1A and the steam flow rate signal f 1 match, this limiting the adjusting operation output signal by the signal limiting means 28-1B introduced to the adding unit 28-1C, wherein obtain a boiler combustion command signal MV 1 by adding combined with steam flow setpoint signal SV 1,
This is given to the boiler (B 1 ) 29-1 for control.
しかしながら、この種の従来のボイラ蒸気流量制御装
置には、次のような様々な問題がある。However, this type of conventional boiler steam flow control device has the following various problems.
（ａ）蒸気流量調節手段（28−1A,28−2A,…,28−NA）
が１自由度PIまたはPID制御方式であるため、蒸気流量
目標値追従特性と外乱抑制特性との双方を同時に最適化
することができず、制御性が非常に悪い。(A) Steam flow rate adjusting means (28-1A, 28-2A, ..., 28-NA)
Is a one-degree-of-freedom PI or PID control method, it is not possible to simultaneously optimize both the steam flow rate target value follow-up characteristic and the disturbance suppression characteristic, resulting in very poor controllability.
（ｂ）蒸気流量目標値信号SV1と蒸気流量調節手段28−1
Aとの組合わせにおいて、蒸気流量目標値信号SV1を変化
させると、操作出力信号であるボイラ燃焼指令信号MV1
には、蒸気流量目標値信号SV1の変化分と蒸気流量調節
手段28−1Aによる制御出力信号とが重畳してしまい、蒸
気流量目標値信号SV1の変化に対するゲインが２倍とな
り振動的となる。(B) steam flow setpoint signal SV 1 and the steam flow rate adjustment means 28-1
In combination with A, varying the steam flow setpoint signal SV 1, boiler combustion command signal MV 1 an operation output signal
The, will be superimposed and the control output signal according to the variation and the steam flow rate adjustment means 28-1A of steam flow setpoint signal SV 1, a gain for a change in the steam flow setpoint signal SV 1 is doubled becomes oscillatory Become.
（ｃ）低品位燃料を使用することによって燃料の単位発
熱量が変化したり、燃料流量検出誤差，ボイラ運転点移
動に伴うボイラ効率の変化等によって、ボイラのゲイン
特性が変化して制御性が低下する。(C) The use of low-grade fuel changes the unit calorific value of the fuel, changes in the fuel flow rate detection error, changes in the boiler efficiency due to the movement of the boiler operating point, and the like, changes the gain characteristics of the boiler, resulting in poor controllability. descend.
なお、上述のような問題は、ボイラ蒸気流量制御装置
のみならず、加熱炉全熱量制御装置等の他のプロセス制
御装置についても、同様に生じるものである。The above-mentioned problem occurs not only in the boiler steam flow control device but also in other process control devices such as a heating furnace total calorie control device.
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来では、安定で高い制御性を常に維持
することができないという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, there has been a problem that stable and high controllability cannot always be maintained.
本発明の目的は、常に安定でかつ高い制御性を維持す
ることが可能な信頼性の高いプロセス制御装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable process control device capable of always maintaining stable and high controllability.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために第１の発明では、制御対
象からのプロセス量を検出するプロセス量検出手段と、
プロセス量の目標値信号を設定するプロセス量設定手段
と、プロセス量検出手段からのプロセス量とプロセス量
設定手段からの目標値信号とを入力し，この両者の偏差
が零となるように調節演算を行ない調節演算出力信号を
出力する速度形２自由度調節手段と、プロセス量設定手
段からの目標値信号である位置形信号を入力し，その変
化分を速度形信号に変換して出力する位置形／速度形信
号変換手段と、速度形２自由度調節手段の調節演算出力
信号から位置形／速度形信号変換手段の出力信号を減算
する減算手段と、減算手段からの出力信号である速度形
信号を位置形信号に変換して出力する速度形／位置形信
号変換手段と、速度形／位置形信号変換手段からの出力
信号とプロセス量設定手段からの目標値信号とを加算合
成して制御対象の操作出力信号を出力する加算手段とを
備えて構成し、 さらに第２の発明では上記の各手段に加えて、加算手
段からの操作出力信号とプロセス量設定手段からの目標
値信号との比に基づいて，速度形２自由度調節手段から
の調節演算出力信号の変化分のゲインを修正するゲイン
修正手段とを備えて構成している。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the first invention, a process amount detecting means for detecting a process amount from a control target;
A process quantity setting means for setting a target value signal of the process quantity, and a process quantity from the process quantity detecting means and a target value signal from the process quantity setting means are inputted, and an adjustment calculation is performed so that a deviation between the two becomes zero. And a position type signal for inputting a position type signal, which is a target value signal from the process amount setting means, for outputting an adjustment calculation output signal, and converting the change into a speed type signal for output. Shape / speed type signal conversion means, subtraction means for subtracting the output signal of the position / speed type signal conversion means from the adjustment calculation output signal of the speed type two-degree-of-freedom adjustment means, and speed type which is an output signal from the subtraction means Speed / position type signal conversion means for converting the signal into a position type signal and outputting the output signal; and adding and combining the output signal from the speed type / position type signal conversion means and the target value signal from the process amount setting means for control. Target In addition, in the second invention, in addition to each of the above-described means, a ratio between an operation output signal from the adding means and a target value signal from the process amount setting means is provided. And a gain correcting means for correcting a gain corresponding to a change of the adjustment calculation output signal from the speed type two degree of freedom adjusting means.
（作用） 従って、本発明ではプロセス量調節手段を２自由度PI
またはPID調節手段としていることにより、プロセス量
目標値追従特性と外乱抑制特性との双方を同時に最適化
することができ、また速度形２自由度調節手段の速度形
調節演算出力信号から目標値信号の変化分を減算してい
ることにより、目標値信号の変化時に振動的になること
を防止することができ、さらに操作出力信号と目標値信
号との比に基づいて，速度形２自由度調節手段からの調
節演算出力信号の変化分のゲインを修正していることに
より、制御対象のゲイン特性変化に対応して速度形２自
由度調節手段のゲインを自動的に修正して、常に最適な
制御性を得ることができる。これにより、常に安定でか
つ最適な制御特性を維持することが可能となる。(Operation) Therefore, in the present invention, the process amount adjusting means is provided with two degrees of freedom PI.
Alternatively, by using the PID adjusting means, both the process amount target value follow-up characteristic and the disturbance suppression characteristic can be simultaneously optimized, and the target value signal can be obtained from the speed type adjustment calculation output signal of the speed type two degree of freedom adjusting means. By subtracting the change in the target value signal, it is possible to prevent the target value signal from becoming oscillating when the target value signal changes, and to adjust the speed type two degrees of freedom based on the ratio between the operation output signal and the target value signal. Since the gain corresponding to the change of the adjustment calculation output signal from the means is corrected, the gain of the speed type two-degree-of-freedom adjusting means is automatically corrected in accordance with the change in the gain characteristic of the controlled object, so that the optimum value is always obtained. Controllability can be obtained. This makes it possible to always maintain stable and optimal control characteristics.
（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明をボイラ蒸気流量制御装置に適用し
た場合の構成例を示すブロック図である。第１図におい
て、制御対象であるボイラ１には、図示しない燃料供給
源および空気供給源から燃料および空気が供給され、燃
料を空気とともに燃焼させてその熱により、被加熱流体
である水を加熱蒸発させて蒸気が発生し、この蒸気を需
要家側に供給するようにしている。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example when the present invention is applied to a boiler steam flow control device. In FIG. 1, fuel and air are supplied from a fuel supply source and an air supply source (not shown) to a boiler 1 to be controlled, and the fuel is burned together with the air to heat water to be heated by the heat. Evaporation produces steam, which is supplied to the customer.
一方、ボイラ１から発生するプロセス量である蒸気の
流量を、プロセス量検出手段である蒸気流量検出器２で
検出し、この検出信号を開平演算手段３により線形化
し、蒸気流量信号ｆとして速度形２自由度調節手段４に
入力する。また、プロセス量設定手段である蒸気流量設
定手段５から、蒸気流量目標値信号SVn（サフィックス
ｎは、サンプリング演算で現在値を示し、ｎ−１は一つ
前の前回値を示す）を出力し、これを速度形２自由度調
節手段４に目標値信号として入力する。さらに、速度形
２自由度調節手段４では、蒸気流量検出器２からの蒸気
流量信号ｆと蒸気流量設定手段５からの蒸気流量目標値
信号SVnとを比較し、この両者の偏差が零となるように
調節演算を行なって調節演算出力信号ΔCnを得、これを
減算手段６に入力する。On the other hand, the flow rate of steam, which is a process amount generated from the boiler 1, is detected by a steam flow rate detector 2 which is a process amount detecting means, and this detection signal is linearized by a square root calculating means 3 to obtain a speed type as a steam flow rate signal f. It is input to the two-degree-of-freedom adjusting means 4. Further, a steam flow rate target value signal SVn (suffix n indicates a current value by sampling calculation, and n-1 indicates a previous value immediately before) is output from a steam flow rate setting means 5 which is a process amount setting means. This is input to the speed type two degree of freedom adjusting means 4 as a target value signal. Further, the speed type two degree of freedom adjusting means 4 compares the steam flow rate signal f from the steam flow rate detector 2 with the steam flow rate target value signal SVn from the steam flow rate setting means 5, and the deviation between the two becomes zero. The adjustment operation is performed as described above to obtain an adjustment operation output signal ΔCn, which is input to the subtraction means 6.
一方、蒸気流量設定手段５からの蒸気流量目標値信号
SVnを位置形／速度形信号変換手段７に入力して、その
変化分ΔSVn＝SVn−SVn−１を求め、これを速度形信号
に変換して減算手段６に入力する。また、減算手段６で
は、速度形２自由度調節手段４の速度形調節演算出力信
号ΔCnから位置形／速度形信号変換手段７の出力信号Δ
SVnを減算し、この出力信号（ΔCn−ΔSVn）を速度形／
位置形信号変換手段８に入力して位置形信号に変換す
る。さらに、速度形／位置形信号変換手段８からの出力
信号mvnを、信号制限手段９に入力して調節信号の上下
限制限を与え、これを加算手段10に入力する。さらにま
た、蒸気流量設定手段５からの蒸気流量目標値信号SVn
を加算手段10に入力し、これと信号制限手段９からの出
力信号とを加算合成して操作出力信号MVnを得、これお
ボイラ１の燃料指令信号としてボイラ１に与えることに
より、ボイラ１の発生する蒸気流量を制御するように構
成している。On the other hand, a steam flow target value signal from the steam flow setting means 5
SVn is input to the position / speed signal conversion means 7 to obtain a change ΔSVn = SVn−SVn− 1 , which is converted into a speed signal and input to the subtraction means 6. The subtraction means 6 calculates the output signal ΔCn of the position / speed signal conversion means 7 from the speed-type adjustment calculation output signal ΔCn of the speed-type two-degree-of-freedom adjustment means 4.
SVn is subtracted, and this output signal (ΔCn−ΔSVn)
It is input to the position type signal conversion means 8 and converted into a position type signal. Further, the output signal mvn from the speed type / position type signal converting means 8 is input to the signal limiting means 9 to limit the upper and lower limits of the adjustment signal, and this is input to the adding means 10. Furthermore, the steam flow target value signal SVn from the steam flow setting means 5
Is input to the adding means 10 and the output signal from the signal limiting means 9 is added and synthesized to obtain an operation output signal MVn, which is given to the boiler 1 as a fuel command signal for the boiler 1, thereby It is configured to control the generated steam flow rate.
以上の如く構成したボイラ蒸気流量制御装置において
は、蒸気流量調節手段を従来の１自由度PIまたはPID調
節手段から、２自由度PIまたはPID調節手段４としてい
ることにより、蒸気流量目標値追従特性と外乱抑制特性
との双方を同時に最適化することができる。また、蒸気
流量目標値信号SVnを位置形／速度形信号変換手段７に
入力して、その変化分ΔSVn＝SVn−SVn−１を求め、こ
れを速度形信号に変換して減算手段６に入力し、速度形
２自由度調節手段４の速度形調節演算出力信号ΔCnから
減じていることにより、蒸気流量目標値信号SVnの変化
時に振動的になることを防止することができる。すなわ
ち、この作用は全体の信号変化を操作出力信号MVnで考
えてみると、 mvn＝mvn−１＋ΔCn−ΔSVn ＝mvn−１＋ΔCn−SVn＋SVn−１ MVn＝SVn＋mvn ＝mvn−１＋ΔCn＋SVn−１ …（１） と表わされる。ここで、mvn−１は前回の調節出力信
号、ΔCnは今回の調節出力信号、SVn−１は前回の蒸気
流量目標値信号である。In the boiler steam flow control device configured as described above, the steam flow rate adjusting means is changed from the conventional one-degree-of-freedom PI or PID adjusting means to the two-degree-of-freedom PI or PID adjusting means 4, so that the steam flow rate target value tracking characteristic is improved. And the disturbance suppression characteristics can be simultaneously optimized. Further, the steam flow target value signal SVn is input to the position type / speed type signal converting means 7 to obtain a change ΔSVn = SVn−SVn− 1 , which is converted into a speed type signal and input to the subtracting means 6. However, since it is subtracted from the speed-type adjustment calculation output signal ΔCn of the speed-type two-degree-of-freedom adjusting means 4, it is possible to prevent the steam flow target value signal SVn from becoming oscillating when it changes. That is, when this effect consider the overall signal change the operation output signal MVn, mvn = mvn- 1 + ΔCn -ΔSVn = mvn- 1 + ΔCn-SVn + SVn- 1 MVn = SVn + mvn = mvn- 1 + ΔCn + SVn- 1 ... (1 ). Here, mvn- 1 is the previous control output signal, ΔCn is the present control output signal, and SVn- 1 is the previous steam flow target value signal.
従って、蒸気流量目標値信号がSVn−１からSVnに変化
した時には、操作出力信号MVnに反映するのは（１）式
で示すように、調節出力信号の今回変化分ΔCnのみとな
る。従って、蒸気流量目標値信号がSVn−１からSVnに変
化した時に、操作出力信号MVnに与える影響が、従来の
ようにSVn側の直接の変化と流量調節側の変化とが重畳
することがなくなり、流量調節動作を２自由度化した効
果と相まって制御性が大きく改善される。Therefore, when the steam flow rate target value signal changes from SVn- 1 to SVn, only the current change ΔCn of the adjustment output signal is reflected on the operation output signal MVn, as shown by the equation (1). Therefore, when the steam flow target value signal changes from SVn- 1 to SVn, the influence on the operation output signal MVn does not overlap the direct change on the SVn side and the change on the flow control side as in the conventional case. In addition, the controllability is greatly improved in combination with the effect of providing two degrees of freedom in the flow control operation.
上述したように、本実施例のボイラ蒸気流量制御装置
では、次のような効果が得られるものである。As described above, the boiler steam flow control device of the present embodiment has the following effects.
（ａ）蒸気流量調節手段としては、従来の１自由度PIま
たはPID調節手段に代えて２自由度PIまたはPID調節手段
４を適用していることにより、蒸気流量目標値追従特性
と外乱抑制特性との双方を同時に最適化することができ
る。(A) As the steam flow rate adjusting means, the two-degree-of-freedom PI or PID adjusting means 4 is applied instead of the conventional one-degree-of-freedom PI or PID adjusting means, so that the steam flow rate target value follow-up characteristic and the disturbance suppression characteristic are obtained. Can be optimized at the same time.
（ｂ）速度形調節演算出力信号ΔCnから蒸気流量目標値
信号SVnの変化分を減じることにより、蒸気流量目標値
信号SVnと速度形２自由度調節手段４との組合わせにお
いて、蒸気流量目標値信号SVnが変化した時の操作出力
信号MVnへの変化が二重に重畳することを解消し、蒸気
流量目標値信号SVnの変化時に振動的になることを防止
することができる。(B) By subtracting the change in the steam flow target value signal SVn from the speed type adjustment calculation output signal ΔCn, the steam flow target value is obtained in combination with the steam flow target value signal SVn and the speed type two degree of freedom adjusting means 4. It is possible to prevent the change to the operation output signal MVn when the signal SVn changes from being double-superimposed, and to prevent the steam output target value signal SVn from oscillating when it changes.
以上によって、ボイラ蒸気流量制御装置の高度化を実
現することができ、この高度化により安定で品質の高い
蒸気供給を行なうことが可能となり、また最適負荷配分
等により省エネルギー化にも貢献することが可能とな
る。さらに、今後石油資源の有限性，エネルギーコスト
の高騰等から、微粉炭，副生燃料等の低品位燃料の利用
が増加することが予測されるが、本実施例のボイラ蒸気
流量制御装置を適用することにより、制御性を改善する
ことができ、産業界の発展に大いに貢献することが期待
できるものである。As described above, it is possible to realize an advanced boiler steam flow control device, which enables stable and high-quality steam supply, and contributes to energy saving by optimal load distribution. It becomes possible. Furthermore, it is expected that the use of low-grade fuel such as pulverized coal and by-product fuel will increase in the future due to the finite nature of petroleum resources and soaring energy costs. By doing so, controllability can be improved, and it is expected that this will greatly contribute to the development of industry.
次に、本発明の他の実施例について説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
第２図は、本発明のボイラ蒸気流量制御装置に適用し
た場合の他の構成例を示すブロック図であり、第１図と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。FIG. 2 is a block diagram showing another configuration example when applied to the boiler steam flow control device of the present invention. The same parts as those in FIG. Now, only the different parts will be described.
すなわち本実施例は、ゲイン修正係数演算手段11と乗
算手段12とからなるゲイン修正手段を第１図に加えて備
え、加算手段10からの操作出力信号MVnと蒸気流量設定
手段５からの蒸気流量目標値信号SVnとの比に基づい
て、速度形２自由度調節手段４からの調節演算出力信号
ΔCnの変化分のゲインを修正するようにしている。ゲイ
ン修正係数演算手段11は、除算手段11aと、遅れ手段11b
と、フィルタ手段11cとからなっている。すなわち、除
算手段11aには操作出力信号の今回値MVnと蒸気流量目標
値信号の今回値SVnとを導入し、前者を後者で除してゲ
イン修正係数の今回値Knを算出し、これを遅れ手段11b
に入力して１回分だけ送らせて前回分のゲイン修正係数
kn−１を抽出する。そして、これをフィルタ手段11cに
入力して平滑し、過度的変動成分を除去したゲイン修正
係数ｎ−１を得、これを乗算手段12に入力して速度形
２自由度調節手段４からの調節演算出力信号ΔCnに乗じ
ることにより、ボイラ１のゲイン特性変化に対応して速
度形２自由度調節手段４のゲインを自動的に修正するよ
うに構成している。That is, the present embodiment is provided with a gain correcting means comprising a gain correcting coefficient calculating means 11 and a multiplying means 12 in addition to FIG. 1, and the operation output signal MVn from the adding means 10 and the steam flow rate from the steam flow rate setting means 5 On the basis of the ratio with the target value signal SVn, the gain corresponding to the change of the adjustment calculation output signal ΔCn from the speed type two degree of freedom adjusting means 4 is modified. The gain correction coefficient calculating means 11 includes a dividing means 11a and a delaying means 11b.
And filter means 11c. That is, the current value MVn of the operation output signal and the current value SVn of the steam flow rate target value signal are introduced into the dividing means 11a, and the current value Kn of the gain correction coefficient is calculated by dividing the former by the latter, and this is delayed. Means 11b
And send it only once, then gain correction coefficient for the previous time
Extract kn- 1 . This is input to the filter means 11c and smoothed to obtain a gain correction coefficient n- 1 from which excessive fluctuation components have been removed. The gain correction coefficient n- 1 is input to the multiplication means 12 and adjusted by the speed type two degree of freedom adjustment means 4 By multiplying the arithmetic output signal ΔCn, the gain of the speed-type two-degree-of-freedom adjusting means 4 is automatically corrected in accordance with a change in the gain characteristic of the boiler 1.
以上の如く構成したボイラ蒸気流量制御装置において
は、第１図の実施例の場合と同様に、蒸気流量調節手段
を従来の１自由度PIまたはPID調節手段から、２自由度P
IまたはPID調節手段４としていることにより、蒸気流量
目標値追従特性と外乱抑制特性との双方を同時に最適化
することができる。また、蒸気流量目標値信号SVnを位
置形／速度形信号変換手段７に入力して、その変化分Δ
SVn＝SVn−SVn−１求め、これを速度形信号に変換して
減算手段６に入力し、速度形２自由度調節手段４の速度
形調節演算出力信号ΔCnから減じていることにより、蒸
気流量目標値信号SVnの変化時に振動的になることを防
止することができる。In the boiler steam flow control device configured as described above, similarly to the embodiment of FIG. 1, the steam flow rate adjusting means is changed from the conventional one degree of freedom PI or PID adjusting means to two degrees of freedom P.
By using the I or PID adjusting means 4, it is possible to simultaneously optimize both the steam flow rate target value follow-up characteristic and the disturbance suppression characteristic. Further, the steam flow target value signal SVn is input to the position / speed signal conversion means 7 and the change Δ
SVn = SVn−SVn− 1 , converted into a speed-type signal, input to the subtraction means 6, and subtracted from the speed-type adjustment calculation output signal ΔCn of the speed-type two-degree-of-freedom adjustment means 4 to obtain the steam flow rate. Oscillation can be prevented when the target value signal SVn changes.
さらに第２図において、ボイラ１のゲイン特性変化の
影響は、蒸気流量目標値信号SVnと操作出力信号MVnとの
差となって現われる。また、今回の調節演算出力信号Δ
Cnのゲインを修正するための係数は前回のものしか使用
できないので、前回のゲイン修正係数kn−１を除算手段
11aで求める。Further, in FIG. 2, the effect of the change in the gain characteristic of the boiler 1 appears as a difference between the steam flow target value signal SVn and the operation output signal MVn. In addition, the current adjustment calculation output signal Δ
Since only the previous coefficient for correcting the gain of Cn can be used, the previous gain correction coefficient kn- 1 is divided by the dividing means.
Find in 11a.
kn−１＝MVn−1/SVn−１ …（２） ゲイン修正係数kn−１の過渡的変動を除去するため
に、フィルタ手段11cを通して平均ゲイン修正係数ｎ
−１を求め、これを乗算手段12で速度形２自由度調節手
段４からの調節演算出力信号ΔCnに乗じてゲイン修正を
行なっている。これにより、操作出力信号MVnは、 mvn＝mvn−１＋ｎ−１×ΔCn−ΔSVn ＝mvn−１＋ｎ−１×ΔCn−SVn＋SVn−１ MVn＝mvn＋SVn ＝mvn−１＋ｎ−１×ΔCn＋SVn−１ …（３） となり、ボイラ１のゲイン特性変化に対応して、速度形
２自由度調節手段４からの調節演算出力信号ΔCnのゲイ
ンを自動的に修正し、常に安定した高精度制御が実現で
きることになる。kn- 1 = MVn- 1 / SVn- 1 (2) In order to remove the transient fluctuation of the gain correction coefficient kn- 1 , the average gain correction coefficient n is passed through the filter means 11c.
- 1 determined, is performed gain correction which is multiplied by the adjusting operation output signal ΔCn from velocity type two-degree-of-freedom control means 4 in multiplying means 12. Accordingly, the operation output signal MVn is, mvn = mvn- 1 + n- 1 × ΔCn-ΔSVn = mvn- 1 + n- 1 × ΔCn-SVn + SVn- 1 MVn = mvn + SVn = mvn- 1 + n- 1 × ΔCn + SVn- 1 ... ( 3) In accordance with the change in the gain characteristic of the boiler 1, the gain of the adjustment calculation output signal ΔCn from the speed type two-degree-of-freedom adjustment means 4 is automatically corrected, so that stable high-precision control can always be realized. .
上述したように、本実施例のボイラ蒸気流量制御装置
では、前述した第１図の場合と同様の効果が得られるの
は勿論のこと、操作出力信号MVnと蒸気流量目標値信号S
Vnとの比に基づいて、速度形２自由度調節手段４から調
節演算出力信号ΔCnの変化分のゲインを修正しているこ
とにより、制御対象であるボイラ１のゲイン特性変化に
対応して速度形２自由度調節手段４のゲインを自動的に
修正して、常に最適な制御性を得ることが可能となる。As described above, in the boiler steam flow control device of the present embodiment, it is needless to say that the same effect as in the case of FIG. 1 described above is obtained, and the operation output signal MVn and the steam flow target value signal S
By correcting the gain corresponding to the change of the adjustment calculation output signal ΔCn from the speed type two-degree-of-freedom adjusting means 4 based on the ratio to Vn, the speed can be adjusted in accordance with the gain characteristic change of the boiler 1 to be controlled. By automatically correcting the gain of the two-degree-of-freedom adjusting means 4, it is possible to always obtain optimal controllability.
尚、ゲイン修正係数演算手段11は上述の構成に限られ
るものではなく、例えば遅れ手段と、除算手段と、フィ
ルタ手段とから構成し、操作出力信号の今回値MVnを遅
れ手段を通して１回遅れた信号を、蒸気流量目標値信号
の今回値SVnを遅れ手段を通して１回遅れた信号で除算
手段により除して、これをフィルタ手段に入力して平滑
したものをゲイン修正係数として得るようにしてもよ
い。Incidentally, the gain correction coefficient calculating means 11 is not limited to the above-described configuration, and is constituted by, for example, a delay means, a division means, and a filter means, and the current value MVn of the operation output signal is delayed by one time through the delay means. The signal is divided by the dividing means by the signal which is one time delayed from the current value SVn of the steam flow rate target value signal by the delay means, and this is inputted to the filter means to obtain a smoothed signal as a gain correction coefficient. Good.
また、上記各実施例では本発明をボイラ蒸気流量制御
装置に適用した場合について述べたが、これに限らず例
えば加熱炉全熱量制御装置等の他のプロセス制御装置に
ついても同様に適用できるものである。Further, in each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the boiler steam flow control device has been described. However, the present invention is not limited to this and can be similarly applied to other process control devices such as a heating furnace total calorie control device. is there.
以上説明したように本発明によれば、常に安定でかつ
高い制御姓を維持することが可能な極めて信頼性の高い
プロセス制御装置が提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide an extremely reliable process control device that can always maintain a stable and high control name.
第１図は本発明をボイラ蒸気流量制御装置に適用した場
合の一実施例を示すブロック図、第２図は本発明をボイ
ラ蒸気流量制御装置に適用した場合の他の実施例を示す
ブロック図、第３図は従来のボイラ蒸気流量制御装置を
複数ボイラの負荷配分制御システムに適用した場合の構
成例を示すブロック図である。 １……ボイラ、２……蒸気流量検出器、３……開平演算
手段、４……速度形２自由度調節手段、５……蒸気流量
設定手段、６……減算手段、７……位置形／速度形信号
変換手段、８……速度形／位置形信号変換手段、９……
信号制限手段、10……加算手段、11……ゲイン修正係数
演算手段、11a……除算手段、11b……遅れ手段、11c…
…フィルタ手段、12……乗算手段。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment in which the present invention is applied to a boiler steam flow control device, and FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment in which the present invention is applied to a boiler steam flow control device. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example when a conventional boiler steam flow control device is applied to a load distribution control system for a plurality of boilers. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boiler, 2 ... Steam flow rate detector, 3 ... Square root calculation means, 4 ... Speed type 2 degree of freedom adjustment means, 5 ... Steam flow rate setting means, 6 ... Subtraction means, 7 ... Position type / Speed type signal conversion means, 8 ... speed type / position type signal conversion means, 9 ...
Signal limiting means, 10 addition means, 11 gain correction coefficient calculation means, 11a division means, 11b delay means, 11c
... Filter means, 12 ... Multiplication means.
Claims (2)
セス量検出手段と、 プロセス量の目標値信号を設定するプロセス量設定手段
と、 前記プロセス量検出手段からのプロセス量と前記プロセ
ス量設定手段からの目標値信号とを入力し，この両者の
偏差が零となるように調節演算を行ない調節演算出力信
号を出力する速度形２自由度調節手段と、 前記プロセス量設定手段からの目標値信号である位置形
信号を入力し，その変化分を速度形信号に変換して出力
する位置形／速度形信号変換手段と、 前記速度形２自由度調節手段の調節演算出力信号から前
記位置形／速度形信号変換手段の出力信号を減算する減
算手段と、 前記減算手段からの出力信号である速度形信号を位置形
信号に変換して出力する速度形／位置形信号変換手段
と、 前記速度形／位置形信号変換手段からの出力信号と前記
プロセス量設定手段からの目標値信号とを加算合成して
制御対象の操作出力信号を出力する加算手段と、 を備えて成ることを特徴とするプロセス制御装置。1. A process amount detecting means for detecting a process amount from a control target, a process amount setting means for setting a target value signal of the process amount, a process amount from the process amount detecting means and the process amount setting means Speed-type two-degree-of-freedom adjusting means for inputting a target value signal from the control unit and performing an adjustment operation so that the difference between the two becomes zero, and outputting an adjustment operation output signal; and a target value signal from the process amount setting means. And a position-type / speed-type signal converting means for converting the change into a speed-type signal and outputting the signal, and the position-type / speed-type signal from the speed-type two-degree-of-freedom adjusting means. Subtraction means for subtracting the output signal of the speed-type signal conversion means; speed-type / position-type signal conversion means for converting a speed-type signal, which is an output signal from the subtraction means, into a position-type signal for output; Adding means for adding and synthesizing an output signal from the shape / position type signal converting means and a target value signal from the process amount setting means to output an operation output signal of a controlled object. Process control device.
セス量検出手段と、 プロセス量の目標値信号を設定するプロセス量設定手段
と、 前記プロセス量検出手段からのプロセス量と前記プロセ
ス量設定手段からの目標値信号とを入力し，この両者の
偏差が零となるように調節演算を行ない調節演算出力信
号を出力する速度形２自由度調節手段と、 前記プロセス量設定手段からの目標値信号である位置形
信号を入力し，その変化分を速度形信号に変換して出力
する位置形／速度形信号変換手段と、 前記速度形２自由度調節手段の調節演算出力信号から前
記位置形／速度形信号変換手段の出力信号を減算する減
算手段と、 前記減算手段からの出力信号である速度形信号を位置形
信号に変換して出力する速度形／位置形信号変換手段
と、 前記速度形／位置形信号変換手段からの出力信号と前記
プロセス量設定手段からの目標値信号とを加算合成して
制御対象の操作出力信号を出力する加算手段と、 前記加算手段からの操作出力信号と前記プロセス量設定
手段からの目標値信号との比に基づいて，前記速度形２
自由度調節手段からの調節演算出力信号の変化分のゲイ
ンを修正するゲイン修正手段と、 を備えて成ることを特徴とするプロセス制御装置。2. A process quantity detecting means for detecting a process quantity from a control target, a process quantity setting means for setting a target value signal of the process quantity, a process quantity from the process quantity detecting means and the process quantity setting means. Speed-type two-degree-of-freedom adjusting means for inputting a target value signal from the control unit and performing an adjustment operation so that the difference between the two becomes zero, and outputting an adjustment operation output signal; and a target value signal from the process amount setting means. And a position-type / speed-type signal converting means for converting the change into a speed-type signal and outputting the signal, and the position-type / speed-type signal from the speed-type two-degree-of-freedom adjusting means. Subtraction means for subtracting the output signal of the speed-type signal conversion means; speed-type / position-type signal conversion means for converting a speed-type signal, which is an output signal from the subtraction means, into a position-type signal for output; Adding means for adding and synthesizing an output signal from the shape / position signal converting means and a target value signal from the process amount setting means to output an operation output signal of a control object; and an operation output signal from the adding means. Based on the ratio with the target value signal from the process amount setting means, the speed type 2
And a gain correcting means for correcting a gain corresponding to a change in an adjustment calculation output signal from the degree of freedom adjusting means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146451A JP2642414B2 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Process control equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63146451A JP2642414B2 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Process control equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01314304A JPH01314304A (en) | 1989-12-19 |
| JP2642414B2 true JP2642414B2 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=15407936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63146451A Expired - Lifetime JP2642414B2 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Process control equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642414B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204906A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Simple forecasting controller |
| JPS59163604A (en) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Toshiba Corp | Process controller |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63146451A patent/JP2642414B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01314304A (en) | 1989-12-19 |
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