JP2654328B2 - 調整入力利用のカスケード炉温制御装置 - Google Patents
調整入力利用のカスケード炉温制御装置Info
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- JP2654328B2 JP2654328B2 JP5051032A JP5103293A JP2654328B2 JP 2654328 B2 JP2654328 B2 JP 2654328B2 JP 5051032 A JP5051032 A JP 5051032A JP 5103293 A JP5103293 A JP 5103293A JP 2654328 B2 JP2654328 B2 JP 2654328B2
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/041—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、調整入力利用のカスケ
ード炉温制御装置に関し、とくに一定の炉内温度経時変
化パターンに従って反復運転する炉の温度を当該パター
ンの設定値と前回の運転結果とによって定まる調整入力
を用いて制御する調整入力利用のカスケード炉温制御装
置に関する。
ード炉温制御装置に関し、とくに一定の炉内温度経時変
化パターンに従って反復運転する炉の温度を当該パター
ンの設定値と前回の運転結果とによって定まる調整入力
を用いて制御する調整入力利用のカスケード炉温制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定の炉内温度の経時変化パターンで反
復運転する炉の温度を各回の運転ごとに前回運転時の炉
内温度変化の学習により修正して目標値に近づける制御
方式として、本出願人は特願平1-286042号（特開平3-14
8714号）に「調整入力による炉温制御装置」（以下、
「先願の炉温制御装置」という。）を開示した。本発明
の理解に必要な限度においてこの装置を図２により簡単
に説明する。炉１はヒータ２によって加熱され、炉内温
度及びヒータ温度が温度センサー３により測定される。
温度センサー３の出力は状態変数(x)として変換装置４
を介して調節計（図２の一次調節計12に相当）へ加えら
れ、そのうちの炉内温度(y)は出力として出力用メモリ
６に蓄えられる。炉内温度の経時変化パターンは、温度
設定値(r)として温度設定値用メモリ７に記憶される。
調節計が、温度設定値用メモリ７からの温度設定値(r)
と調整入力用メモリ11からの調整入力(r)と前記状態変
数(x)と炉内温度(y)とを入力とし、ヒータ２に加えられ
るべき操作信号(τ)を出力する。先願の炉温制御装置の
場合、図２の二次調節計35はなく、操作信号(τ)がD/A
変換器５を介して複数のヒータ２に分配される。ここに
調整入力(r)は、炉１の上記反復運転の１サイクル毎に
温度設定値(r)と炉内温度(y)との差(e)を縮小させる如
く定められる入力である。操作信号に対する前記記号
(τ)及び調整入力に対する前記記号(r)は、上記特願平1
−286042号における(ｕ)及び「アクサンシルコンフレッ
クス（＾）付きｒ」にそれぞれ対応する。
復運転する炉の温度を各回の運転ごとに前回運転時の炉
内温度変化の学習により修正して目標値に近づける制御
方式として、本出願人は特願平1-286042号（特開平3-14
8714号）に「調整入力による炉温制御装置」（以下、
「先願の炉温制御装置」という。）を開示した。本発明
の理解に必要な限度においてこの装置を図２により簡単
に説明する。炉１はヒータ２によって加熱され、炉内温
度及びヒータ温度が温度センサー３により測定される。
温度センサー３の出力は状態変数(x)として変換装置４
を介して調節計（図２の一次調節計12に相当）へ加えら
れ、そのうちの炉内温度(y)は出力として出力用メモリ
６に蓄えられる。炉内温度の経時変化パターンは、温度
設定値(r)として温度設定値用メモリ７に記憶される。
調節計が、温度設定値用メモリ７からの温度設定値(r)
と調整入力用メモリ11からの調整入力(r)と前記状態変
数(x)と炉内温度(y)とを入力とし、ヒータ２に加えられ
るべき操作信号(τ)を出力する。先願の炉温制御装置の
場合、図２の二次調節計35はなく、操作信号(τ)がD/A
変換器５を介して複数のヒータ２に分配される。ここに
調整入力(r)は、炉１の上記反復運転の１サイクル毎に
温度設定値(r)と炉内温度(y)との差(e)を縮小させる如
く定められる入力である。操作信号に対する前記記号
(τ)及び調整入力に対する前記記号(r)は、上記特願平1
−286042号における(ｕ)及び「アクサンシルコンフレッ
クス（＾）付きｒ」にそれぞれ対応する。
【０００３】図６(C)のカーブ３で例示されるような炉
内温度経時変化パターンの１回の運転（以下、運転の１
サイクルという。）が終わるごとに、加算器８により温
度設定値(r)と炉内温度(y)との偏差(e)を求め、炉１と
調節計12とからなる拡大システム40（図１）に対する双
対システム９へその偏差(e)を加える。偏差(e)の印加に
応ずる双対システム９の出力(v)と、前回の１サイクル
の運転で用いた調整入力(r)とに基づいて、調整入力発
生器10が調整入力(r)の更新値を算出し、調整入力用メ
モリ11の内容を更新値に書替える。その後、次の１サイ
クルの運転に入る。
内温度経時変化パターンの１回の運転（以下、運転の１
サイクルという。）が終わるごとに、加算器８により温
度設定値(r)と炉内温度(y)との偏差(e)を求め、炉１と
調節計12とからなる拡大システム40（図１）に対する双
対システム９へその偏差(e)を加える。偏差(e)の印加に
応ずる双対システム９の出力(v)と、前回の１サイクル
の運転で用いた調整入力(r)とに基づいて、調整入力発
生器10が調整入力(r)の更新値を算出し、調整入力用メ
モリ11の内容を更新値に書替える。その後、次の１サイ
クルの運転に入る。
【０００４】調整入力による炉温制御装置は、所定の運
転パターンを終えるごとに調整入力を更新した上で次の
サイクルの所定運転パターンへ進むので、一種の学習制
御であり、学習のない制御に比し、各サイクルの所定運
転パターンごとに炉温を設定値へより近づけることがで
きる利点を有する。
転パターンを終えるごとに調整入力を更新した上で次の
サイクルの所定運転パターンへ進むので、一種の学習制
御であり、学習のない制御に比し、各サイクルの所定運
転パターンごとに炉温を設定値へより近づけることがで
きる利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】先願の炉温制御装置
は、図２の３位置で検出する炉内温度(y)の制御のため
に、この場合次数６である状態変数(x)の全て即ち６個
の温度センサー３の出力を全て調節計に印加して演算を
行い、３個のヒータ２に対する３出力(τ)を発生してい
る。即ち、先願の炉温制御装置は、対象となる制御量
(y)の個数（以下、制御量の次数という。）がm（図２の
場合３）であるときに、mより大きい次数s（s＞m、図２
の場合６）の状態変数の全てを調節計で使うので、調整
入力の演算に時間がかかり炉温の所定パターンによる繰
返し操作の間の待ち時間が長くなる問題点があった。
は、図２の３位置で検出する炉内温度(y)の制御のため
に、この場合次数６である状態変数(x)の全て即ち６個
の温度センサー３の出力を全て調節計に印加して演算を
行い、３個のヒータ２に対する３出力(τ)を発生してい
る。即ち、先願の炉温制御装置は、対象となる制御量
(y)の個数（以下、制御量の次数という。）がm（図２の
場合３）であるときに、mより大きい次数s（s＞m、図２
の場合６）の状態変数の全てを調節計で使うので、調整
入力の演算に時間がかかり炉温の所定パターンによる繰
返し操作の間の待ち時間が長くなる問題点があった。
【０００６】従って、本発明の目的は調整入力の演算速
度が早い調整入力利用の炉温制御装置を提供するにあ
る。
度が早い調整入力利用の炉温制御装置を提供するにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】調節計の演算時間を短縮
するために、本発明者は、図１において炉１のヒータ２
の温度を二次調節計35で制御し、その二次調節計35の設
定値を、炉内温度（ｙ）に応動する一次調節計12の出力
である操作信号τによって制御する方式のカスケード制
御に注目した。
するために、本発明者は、図１において炉１のヒータ２
の温度を二次調節計35で制御し、その二次調節計35の設
定値を、炉内温度（ｙ）に応動する一次調節計12の出力
である操作信号τによって制御する方式のカスケード制
御に注目した。
【０００８】図１の実施例を参照するに、本発明の調整
入力利用のカスケード炉温制御装置は、炉内温度設定値
(r)の所定経時変化パターンに従い反復運転するヒータ
付炉１の炉内温度(y)を一次調節計12によって制御する
温度制御装置において、炉１のヒータ２と一次調節計12
との間に接続されヒータ２の温度（χ）と一次調節計12
からの操作信号(τ)との間の差を零とする如く作動する
二次調節計35、炉１と二次調節計35と一次調節計12とか
らなる拡大システム40へ温度設定値(r)に同期して順次
印加される調整入力(r)の列を前記パターンに従う運転
の１サイクルごとに更新して記憶する調整入力用メモリ
11、温度設定値(r)が入力されない場合の拡大システム4
0に対応する双対システム９、及び温度設定値(r)と炉内
温度(y)との差(e)の印加に応ずる双対システム９の出力
(v)と前記記憶された調整入力(r)とに基づき前記運転の
１サイクル毎に前記差(e)を縮小させる如き調整入力(r)
の更新値を算出する調整入力発生器10を備えてなるもの
である。
入力利用のカスケード炉温制御装置は、炉内温度設定値
(r)の所定経時変化パターンに従い反復運転するヒータ
付炉１の炉内温度(y)を一次調節計12によって制御する
温度制御装置において、炉１のヒータ２と一次調節計12
との間に接続されヒータ２の温度（χ）と一次調節計12
からの操作信号(τ)との間の差を零とする如く作動する
二次調節計35、炉１と二次調節計35と一次調節計12とか
らなる拡大システム40へ温度設定値(r)に同期して順次
印加される調整入力(r)の列を前記パターンに従う運転
の１サイクルごとに更新して記憶する調整入力用メモリ
11、温度設定値(r)が入力されない場合の拡大システム4
0に対応する双対システム９、及び温度設定値(r)と炉内
温度(y)との差(e)の印加に応ずる双対システム９の出力
(v)と前記記憶された調整入力(r)とに基づき前記運転の
１サイクル毎に前記差(e)を縮小させる如き調整入力(r)
の更新値を算出する調整入力発生器10を備えてなるもの
である。
【０００９】好ましくは、一次調節計12に対する実係数
Ｆ1、Ｆ2（図４）のモデルを任意に同定すると共に、二
次調節計35とヒータ２と炉１とからなる調節計付炉1C
（図１及び図３）に対する実係数Am、Bm、Cm（図４）の
モデルを二次調節計35の入力側への矩形波の印加に応ず
る炉内温度（ｙ）の変化の測定値から同定する。前記一
次調節計12のモデル及び前記調節計付炉1Cのモデルによ
り前記拡大システム40の双対システム９を定める。
Ｆ1、Ｆ2（図４）のモデルを任意に同定すると共に、二
次調節計35とヒータ２と炉１とからなる調節計付炉1C
（図１及び図３）に対する実係数Am、Bm、Cm（図４）の
モデルを二次調節計35の入力側への矩形波の印加に応ず
る炉内温度（ｙ）の変化の測定値から同定する。前記一
次調節計12のモデル及び前記調節計付炉1Cのモデルによ
り前記拡大システム40の双対システム９を定める。
【００１０】
【作用】図１及び図２の実施例により図６(C)のカーブ
４の運転パターンに対する制御の場合について、本発明
の原理を次の順序で説明する。 I. ［調節計付炉1Cのモデルの同定］ II. ［調節計付炉1Cのモデルを含む制御系の調節入
力］ III. ［実測例］
４の運転パターンに対する制御の場合について、本発明
の原理を次の順序で説明する。 I. ［調節計付炉1Cのモデルの同定］ II. ［調節計付炉1Cのモデルを含む制御系の調節入
力］ III. ［実測例］
【００１１】I. ［調節計付炉1Cのモデルの同定］ 二次調節計35とヒータ２と炉１とからなる上記調節計付
炉1C(図１、２及び３)のモデルを、例えば図５のカーブ
Ｓのような矩形波を操作量τとして二次調節計35の入力
側へ印加し、これに応ずる図５のカーブＴのような波形
の制御量（ｙ）の変化を測定して、操作量τ及び出力炉
内温度（ｙ）の測定値とを一般化最小二乗法によって処
理することにより、図４に示す実係数Am、Bm、Cmのモデ
ルとして同定することができる。このモデル同定の手法
は公知技術に属する。この場合、上記操作量τはヒータ
２の温度χ（図１）の設定値となり、制御量（ｙ）は炉
内温度（図１）の値となる。
炉1C(図１、２及び３)のモデルを、例えば図５のカーブ
Ｓのような矩形波を操作量τとして二次調節計35の入力
側へ印加し、これに応ずる図５のカーブＴのような波形
の制御量（ｙ）の変化を測定して、操作量τ及び出力炉
内温度（ｙ）の測定値とを一般化最小二乗法によって処
理することにより、図４に示す実係数Am、Bm、Cmのモデ
ルとして同定することができる。このモデル同定の手法
は公知技術に属する。この場合、上記操作量τはヒータ
２の温度χ（図１）の設定値となり、制御量（ｙ）は炉
内温度（図１）の値となる。
【００１２】上記調節計付炉1Cをディジタル制御する場
合、その状態は次式の離散形状態方程式で表される。炉
温制御は、一般に多変数制御理論によるサーボ問題とし
て取扱われる。 x(k+1)=Am・x(k)＋Bm・τ(k) …(1a) y(k)=Cm・x(k) …(1b) ただし、 x(k):時刻kにおける状態変数 τ(k):時刻kにおける操作量 y(k):時刻kにおける制御量
合、その状態は次式の離散形状態方程式で表される。炉
温制御は、一般に多変数制御理論によるサーボ問題とし
て取扱われる。 x(k+1)=Am・x(k)＋Bm・τ(k) …(1a) y(k)=Cm・x(k) …(1b) ただし、 x(k):時刻kにおける状態変数 τ(k):時刻kにおける操作量 y(k):時刻kにおける制御量
【００１３】ここに、Am、Bm及びCmはそれぞれm行m列、
m行p列及びm行m列の実係数マトリクスである。即ち、状
態xはm次元、操作量τはp次元、制御量yはm次元のそれ
ぞれ実ベクトルであり、図１の実施例ではm=p=３として
いる。
m行p列及びm行m列の実係数マトリクスである。即ち、状
態xはm次元、操作量τはp次元、制御量yはm次元のそれ
ぞれ実ベクトルであり、図１の実施例ではm=p=３として
いる。
【００１４】上記式(1a)及び式(1b)は、実係数マトリク
スの次数及び要素の値を除き先願の炉温制御装置におけ
る調節計で制御される炉１の状態方程式と一致する。よ
って、一次調節計12及び調節計付炉1Cからなる拡大シス
テム40を図４のように表すことができる。
スの次数及び要素の値を除き先願の炉温制御装置におけ
る調節計で制御される炉１の状態方程式と一致する。よ
って、一次調節計12及び調節計付炉1Cからなる拡大シス
テム40を図４のように表すことができる。
【００１５】II. ［調節計付炉1Cのモデルを含む制御
系の調節入力］ 一次調節計12が図６(B)の構成を有する場合には、上記
調節計付炉1Cと一次調節計12とを含めた図４又は図６
(A)の拡大システム40の時刻kの経過に応ずる時系列的な
状態方程式を、状態変数x(k)が全て制御量y(k)である点
に留意して次のように導くことができる。
系の調節入力］ 一次調節計12が図６(B)の構成を有する場合には、上記
調節計付炉1Cと一次調節計12とを含めた図４又は図６
(A)の拡大システム40の時刻kの経過に応ずる時系列的な
状態方程式を、状態変数x(k)が全て制御量y(k)である点
に留意して次のように導くことができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】ここに、F1、 F2は実係数のマトリクス、I
は単位行列である。上記式(2a)及び式(2b)は、実係数マ
トリクスの値を除き先願の炉温制御装置における拡大シ
ステム40の状態方程式と一致する。
は単位行列である。上記式(2a)及び式(2b)は、実係数マ
トリクスの値を除き先願の炉温制御装置における拡大シ
ステム40の状態方程式と一致する。
【００１８】次式(3)の定義を用いれば式(2a)、(2b)を
以下の式(4a)、(4b)のように書換えることができる。
以下の式(4a)、(4b)のように書換えることができる。
【００１９】
【数２】
【００２０】 X(k+1)=A・X(k)＋B・r(k)＋G 1・r(k)＋G 2・d(k) …(4a) y(k)=C・X(k) …(4b)
【００２１】ここで調整入力r(k)は、式(4a)及び(4b)で
定まるシステムにおける設定値r(k)と制御量y(k)との差
e(k)（=r(k)ーy(k)）が設定値r(k)に対する運転の１サイ
クルごとに減少させるように算定する入力である。運転
の１サイクルごとにn回のサンプリングをする場合（k=0
〜(nー1)）には、i番目のサイクルにおける調整入力r(k)
の組ρiを次のように表すことができる。
定まるシステムにおける設定値r(k)と制御量y(k)との差
e(k)（=r(k)ーy(k)）が設定値r(k)に対する運転の１サイ
クルごとに減少させるように算定する入力である。運転
の１サイクルごとにn回のサンプリングをする場合（k=0
〜(nー1)）には、i番目のサイクルにおける調整入力r(k)
の組ρiを次のように表すことができる。
【００２２】
【数３】
【００２３】このように算定される調整入力r(k)の組ρ
iは次の関係式を満足しなければならない。この関係式
の誘導は、上記の特願平1-286042号「調整入力による炉
温制御装置」において、上記調整入力r(k)の組ρに対応
する「アクサンシルコンフレックス（＾）付きＲ」その
他の諸量を用いて詳記した。
iは次の関係式を満足しなければならない。この関係式
の誘導は、上記の特願平1-286042号「調整入力による炉
温制御装置」において、上記調整入力r(k)の組ρに対応
する「アクサンシルコンフレックス（＾）付きＲ」その
他の諸量を用いて詳記した。
【００２４】 ρi+1＝ρi＋εiＶi …(5) ここに、εiは変数v(k)の組Ｖi、即ち
【００２５】
【数４】
【００２６】の収束の速さを決める定数である。変数v
(k)は上記の差e(k)から中間の変数η(k)を介して次式に
より与えられる。 η(k)=A T・η(k+1)＋C T・e(k+1) …(6a) v(k)=-B T・η(k) …(6b) ただし、A T、B T、C Tは式(4a)及び(4b)におけるマトリク
スA、B、Cのそれぞれ転置マトリクスであり、k=0〜(n-
1)とし、k(n)=0とする。
(k)は上記の差e(k)から中間の変数η(k)を介して次式に
より与えられる。 η(k)=A T・η(k+1)＋C T・e(k+1) …(6a) v(k)=-B T・η(k) …(6b) ただし、A T、B T、C Tは式(4a)及び(4b)におけるマトリク
スA、B、Cのそれぞれ転置マトリクスであり、k=0〜(n-
1)とし、k(n)=0とする。
【００２７】式(4a)及び(4b)と式(6a)及び(6b)との比較
から理解されるように、式(6a)及び(6b)は、常時は存在
しない外乱d(k)と設定値r(k)とがないときの式(4a)及び
(4b)で表される上記拡大システム40に対応する双対シス
テム９を示す。よって、変数v(k)は、常時は存在しない
外乱d(k)と設定値r(k)とがない状態における上記拡大シ
ステム40に対応する双対システム９へ、設定値r(k)と制
御量y(k)との差e(k)が印加されたときの双対システム９
の出力とみなすことができる。
から理解されるように、式(6a)及び(6b)は、常時は存在
しない外乱d(k)と設定値r(k)とがないときの式(4a)及び
(4b)で表される上記拡大システム40に対応する双対シス
テム９を示す。よって、変数v(k)は、常時は存在しない
外乱d(k)と設定値r(k)とがない状態における上記拡大シ
ステム40に対応する双対システム９へ、設定値r(k)と制
御量y(k)との差e(k)が印加されたときの双対システム９
の出力とみなすことができる。
【００２８】よって、設定値r(k)と制御量y(k)との差e
(k)を運転の１サイクルごとに減少させるような調整入
力の更新値r(k+1)は、設定値r(k)がないときの上記拡大
システム40に対応する双対システム９が設定値r(k)と制
御量y(k)との差e(k)の印加に応じて生ずる出力v(k)及び
前回の調整入力r(k)に基づいて算出することができる。
さらに先願の炉温制御装置の場合には、上記のように調
節計が炉内温度だけでなくヒータ温度をも入力として取
入れることが制御上必要であるので、制御量(y)の次数m
（図２の場合３）を、mより大きな次数s（s＞m、図２の
場合６）の状態変数x(k)の中から選ばなければならなか
った。よって、上記の実係数マトリクスAm、Bm及びCmが
それぞれs行s列、s行p列及びm行s列であって、調整入力
ｒの更新の演算に長時間を要したが、本発明では状態変
数x(k)を全て制御量y(k)としs=mとおき演算時間を短縮
している。この状態変数x(k)を全て制御量y(k)とするこ
とは、炉１のヒータ２の温度制御用の二次調節計35を炉
１と一体的に取扱い、これらを調節計付炉1Cとして一次
調節計12の制御下におくことによって初めて可能になっ
たものである。
(k)を運転の１サイクルごとに減少させるような調整入
力の更新値r(k+1)は、設定値r(k)がないときの上記拡大
システム40に対応する双対システム９が設定値r(k)と制
御量y(k)との差e(k)の印加に応じて生ずる出力v(k)及び
前回の調整入力r(k)に基づいて算出することができる。
さらに先願の炉温制御装置の場合には、上記のように調
節計が炉内温度だけでなくヒータ温度をも入力として取
入れることが制御上必要であるので、制御量(y)の次数m
（図２の場合３）を、mより大きな次数s（s＞m、図２の
場合６）の状態変数x(k)の中から選ばなければならなか
った。よって、上記の実係数マトリクスAm、Bm及びCmが
それぞれs行s列、s行p列及びm行s列であって、調整入力
ｒの更新の演算に長時間を要したが、本発明では状態変
数x(k)を全て制御量y(k)としs=mとおき演算時間を短縮
している。この状態変数x(k)を全て制御量y(k)とするこ
とは、炉１のヒータ２の温度制御用の二次調節計35を炉
１と一体的に取扱い、これらを調節計付炉1Cとして一次
調節計12の制御下におくことによって初めて可能になっ
たものである。
【００２９】III. ［実測例］ 図６(C)に本発明による調整入力利用のカスケード炉温
制御装置による制御結果の一例を示す。カーブ１は調整
入力を用いない従来のカスケード制御装置の場合であ
り、カーブ２は本発明の制御装置により調整入力を用い
４回学習した場合であり、カーブ３は調整入力を用いな
い従来技術の単一調節計による制御の場合であり、カー
ブ４は炉内温度設定値(r)の所定経時変化パターンであ
る。本発明の制御結果のカーブ２を従来技術の制御結果
のカーブ１及び３と比較すれば、本発明の制御装置が、
設定温度の経時変化パターン４に対する炉温の追従性を
著しく改善することが認められる。しかも本発明装置に
おける調整入力の計算時間は、先願の炉温制御装置の場
合に比して約40 %短縮することができた。
制御装置による制御結果の一例を示す。カーブ１は調整
入力を用いない従来のカスケード制御装置の場合であ
り、カーブ２は本発明の制御装置により調整入力を用い
４回学習した場合であり、カーブ３は調整入力を用いな
い従来技術の単一調節計による制御の場合であり、カー
ブ４は炉内温度設定値(r)の所定経時変化パターンであ
る。本発明の制御結果のカーブ２を従来技術の制御結果
のカーブ１及び３と比較すれば、本発明の制御装置が、
設定温度の経時変化パターン４に対する炉温の追従性を
著しく改善することが認められる。しかも本発明装置に
おける調整入力の計算時間は、先願の炉温制御装置の場
合に比して約40 %短縮することができた。
【００３０】こうして、本発明の目的である「調整入力
演算速度が早い調整入力利用の炉温制御装置」の提供を
達成することができた。
演算速度が早い調整入力利用の炉温制御装置」の提供を
達成することができた。
【００３１】
【実施例】図２の実施例の炉１は、それぞれ温度センサ
ー３が設けられた前部、中央部、及び後部の３個のヒー
タ２を有し、さらに炉内温度を同様に前部、中央部、及
び後部で測定する３個の温度センサー３を有する。ただ
し、ヒータ２の数及び温度センサー３の数はこの例に限
定されない。また、二次調節計35を複数のヒータ２の各
々に対する個別温度調節が可能なものとし、一次調節計
12を複数の二次調節計35に接続された多変数型としてい
る。しかし、各ヒータ２ごとに１台づつの二次調節計35
及び一次調節計12を接続してもよい。
ー３が設けられた前部、中央部、及び後部の３個のヒー
タ２を有し、さらに炉内温度を同様に前部、中央部、及
び後部で測定する３個の温度センサー３を有する。ただ
し、ヒータ２の数及び温度センサー３の数はこの例に限
定されない。また、二次調節計35を複数のヒータ２の各
々に対する個別温度調節が可能なものとし、一次調節計
12を複数の二次調節計35に接続された多変数型としてい
る。しかし、各ヒータ２ごとに１台づつの二次調節計35
及び一次調節計12を接続してもよい。
【００３２】図７は本発明による調整入力利用のカスケ
ード炉温制御装置の運転手順のフローチャートを示す。
ステップ101で、調整入力rの保存の有無を調べる。調整
入力rが存在しない場合には、ステップ102において所定
経時変化パターンに対する炉内温度設定値r、拡大シス
テム40のマトリクスA、B、C、双対システム９の転置マ
トリクスA T、B T、C T、計算式(4a)、(4b)、(6a)、(6b)等
を制御装置に設定する。ステップ103で上記設定値を用
いて炉温を制御する運転を行い、ステップ104で炉温の
良否を評価する。不良である場合には、ステップ105で
調整入力rを更新して保存したのちステップ103へ戻って
運転を試み、必要に応じ良好な炉温が得られるまで調整
入力rの更新を繰返す。ステップ104で炉温が良と判断さ
れた場合には、ステップ106で運転継続か否かを判断す
る。継続のときはステップ103へ戻り、保存された調整
入力rを用いて炉温を制御する運転を行い、終了まで所
要の制御を上記態様で反覆する。継続しないときは終了
する。
ード炉温制御装置の運転手順のフローチャートを示す。
ステップ101で、調整入力rの保存の有無を調べる。調整
入力rが存在しない場合には、ステップ102において所定
経時変化パターンに対する炉内温度設定値r、拡大シス
テム40のマトリクスA、B、C、双対システム９の転置マ
トリクスA T、B T、C T、計算式(4a)、(4b)、(6a)、(6b)等
を制御装置に設定する。ステップ103で上記設定値を用
いて炉温を制御する運転を行い、ステップ104で炉温の
良否を評価する。不良である場合には、ステップ105で
調整入力rを更新して保存したのちステップ103へ戻って
運転を試み、必要に応じ良好な炉温が得られるまで調整
入力rの更新を繰返す。ステップ104で炉温が良と判断さ
れた場合には、ステップ106で運転継続か否かを判断す
る。継続のときはステップ103へ戻り、保存された調整
入力rを用いて炉温を制御する運転を行い、終了まで所
要の制御を上記態様で反覆する。継続しないときは終了
する。
【００３３】図８は、調整入力値発生機能を構築する手
順を示す。ステップ201で、二次調節計35とヒータ２と
炉１とからなる上記調節計付炉1Cのモデルに対する図４
の実係数Am、Bm、Cmを、例えば図５のカーブＳのような
矩形波入力に応ずる同図のカーブＴのような出力から一
般化最小二乗法によって定める。ステップ202におい
て、一次調節計12に対する図４のモデルにおける実係数
Ｆ1、Ｆ2を定める。ステップ203で、図１及び図４の拡
大システム40に対する式(4a)、(4b)及びマトリクスA、
B、Cを定める。ステップ204では図１及び図２の双対シ
ステム９に対する式(6a)、(6b)及び転置マトリクスA T、
B T、C Tを定める。さらにステップ205で、双対システム
９の出力v(k)及び前回運転時の調整入力値r(k)に基づい
て調整入力の更新値r(k+1)を定める式(5)を設定して、
調整入力発生機能の構築を終了する。
順を示す。ステップ201で、二次調節計35とヒータ２と
炉１とからなる上記調節計付炉1Cのモデルに対する図４
の実係数Am、Bm、Cmを、例えば図５のカーブＳのような
矩形波入力に応ずる同図のカーブＴのような出力から一
般化最小二乗法によって定める。ステップ202におい
て、一次調節計12に対する図４のモデルにおける実係数
Ｆ1、Ｆ2を定める。ステップ203で、図１及び図４の拡
大システム40に対する式(4a)、(4b)及びマトリクスA、
B、Cを定める。ステップ204では図１及び図２の双対シ
ステム９に対する式(6a)、(6b)及び転置マトリクスA T、
B T、C Tを定める。さらにステップ205で、双対システム
９の出力v(k)及び前回運転時の調整入力値r(k)に基づい
て調整入力の更新値r(k+1)を定める式(5)を設定して、
調整入力発生機能の構築を終了する。
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の調整
入力利用のカスケード炉温制御装置は、ヒータ温度制御
用の二次調節計の入力設定値を炉内温度制御用の一次調
節計の出力によって定めるカスケード方式を使うので、
次の顕著な効果を奏する。 （イ）調整入力の更新に用いる双対システムの次数を小
さくして調整入力更新の演算時間を短縮することができ
る。 （ロ）一次調節計の出力をヒータ温度制御用二次調節計
の設定値とするので、一次調節計の出力をヒータ操作信
号に変換する必要がなくなり、制御を高速化することが
できる。 （ハ）二次調節計と炉からなる系のモデルを同定する場
合に、炉温の応答速度が二次調節計によって速くなって
いるので、時系列データの収集時間を短縮することがで
きる。
入力利用のカスケード炉温制御装置は、ヒータ温度制御
用の二次調節計の入力設定値を炉内温度制御用の一次調
節計の出力によって定めるカスケード方式を使うので、
次の顕著な効果を奏する。 （イ）調整入力の更新に用いる双対システムの次数を小
さくして調整入力更新の演算時間を短縮することができ
る。 （ロ）一次調節計の出力をヒータ温度制御用二次調節計
の設定値とするので、一次調節計の出力をヒータ操作信
号に変換する必要がなくなり、制御を高速化することが
できる。 （ハ）二次調節計と炉からなる系のモデルを同定する場
合に、炉温の応答速度が二次調節計によって速くなって
いるので、時系列データの収集時間を短縮することがで
きる。
【図１】は、本発明の一実施例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図２】は、上記実施例の模式的ブロック図である。
【図３】は、炉と二次調節計との関係を示すブロック図
である。
である。
【図４】は、拡大システムのブロック図である。
【図５】は、二次調節計付炉のモデル同定に使われる信
号のグラフである。
号のグラフである。
【図６】は、調節計のブロック図及び制御結果の一例の
説明図である。
説明図である。
【図７】は、制御動作のフローチャートである。
【図８】は、調整入力値発生機能を構築する手順のフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ 炉 ２ ヒータ
３ 温度センサー ４ 変換装置 ５ D/A変換器
６ 出力用メモリ ７ 設定値用メモリ ８ 加算器
９ 双対システム 10 調整入力発生器 11 調整入力用メモリ
12 一次調節計 35 二次調節計 40 拡大システム。
３ 温度センサー ４ 変換装置 ５ D/A変換器
６ 出力用メモリ ７ 設定値用メモリ ８ 加算器
９ 双対システム 10 調整入力発生器 11 調整入力用メモリ
12 一次調節計 35 二次調節計 40 拡大システム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真鍋 博恒 東京都杉並区成田西３丁目20番８号 大 倉電気株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】炉内温度設定値(r)の所定経時変化パター
ンに従い反復運転するヒータ付炉の炉内温度(y)を一次
調節計によって制御する温度制御装置において、前記炉
と一次調節計との間に接続され前記炉のヒータの温度
（χ）と前記一次調節計からの操作信号(τ)との差を零
とする如く作動する二次調節計、前記炉と前記二次調節
計と前記一次調節計とからなる拡大システムへ前記温度
設定値(r)に同期して順次印加される調整入力(r)の列を
前記パターンに従う運転の１サイクルごとに更新して記
憶する調整入力用メモリ、前記温度設定値(r)が入力さ
れない場合の前記拡大システムに対応する双対システ
ム、及び前記温度設定値(r)と前記炉内温度(y)との差
(e)の印加に応ずる前記双対システムの出力(v)と前記記
憶された調整入力(r)とに基づき前記運転の１サイクル
毎に前記差(e)を縮小させる如き調整入力(r)の更新値を
算出する調整入力発生器を備えてなる調整入力利用のカ
スケード炉温制御装置。 - 【請求項２】請求項１の炉温制御装置において、前記一
次調節計の実係数のモデルを任意に同定し、前記二次調
節計とヒータと炉とからなる調節計付炉の実係数のモデ
ルを前記二次調節計の入力側への矩形波の印加に応ずる
前記炉内温度の変化の測定値から同定し、前記一次調節
計のモデル及び前記調節計付炉のモデルにより前記拡大
システムの双対システムを定めてなる調整入力利用のカ
スケード炉温制御装置。 - 【請求項３】請求項１の炉温制御装置において、炉にそ
れぞれ温度センサー付の複数のヒータ及び複数の炉内温
度センサーを設け、前記二次調節計を前記複数ヒータに
対する個別温度調節が可能な多変数調節計とし、前記一
次調節計を前記複数の炉内温度センサー及び前記二次調
節計に接続された多変数調節計としてなる調整入力利用
のカスケード炉温制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5051032A JP2654328B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 調整入力利用のカスケード炉温制御装置 |
| US08/080,523 US5369567A (en) | 1993-03-11 | 1993-06-24 | Furnace temperature cascade control apparatus using adjustment input |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5051032A JP2654328B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 調整入力利用のカスケード炉温制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06266449A JPH06266449A (ja) | 1994-09-22 |
| JP2654328B2 true JP2654328B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=12875474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5051032A Expired - Lifetime JP2654328B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 調整入力利用のカスケード炉温制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5369567A (ja) |
| JP (1) | JP2654328B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2575120B2 (ja) * | 1986-07-31 | 1997-01-22 | ソニー株式会社 | 光磁気記録装置 |
| US5993049A (en) * | 1995-11-16 | 1999-11-30 | Gas Research Institute | Method and system for calculating mass and energy balance for glass furnace reburn |
| US5764544A (en) * | 1995-11-16 | 1998-06-09 | Gas Research Institute | Recuperator model for glass furnace reburn analysis |
| US7137980B2 (en) | 1998-10-23 | 2006-11-21 | Sherwood Services Ag | Method and system for controlling output of RF medical generator |
| DE19857238C2 (de) * | 1998-12-11 | 2001-05-17 | Honeywell Bv | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Wassertemperatur eines Boilers |
| US7044948B2 (en) | 2002-12-10 | 2006-05-16 | Sherwood Services Ag | Circuit for controlling arc energy from an electrosurgical generator |
| US8012150B2 (en) | 2003-05-01 | 2011-09-06 | Covidien Ag | Method and system for programming and controlling an electrosurgical generator system |
| EP1676108B1 (en) | 2003-10-23 | 2017-05-24 | Covidien AG | Thermocouple measurement circuit |
| US7396336B2 (en) | 2003-10-30 | 2008-07-08 | Sherwood Services Ag | Switched resonant ultrasonic power amplifier system |
| CA2575318A1 (en) * | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Siegfried Marx | Control method for the air-conditioning treatment of products |
| US7628786B2 (en) | 2004-10-13 | 2009-12-08 | Covidien Ag | Universal foot switch contact port |
| US7947039B2 (en) | 2005-12-12 | 2011-05-24 | Covidien Ag | Laparoscopic apparatus for performing electrosurgical procedures |
| CA2574934C (en) | 2006-01-24 | 2015-12-29 | Sherwood Services Ag | System and method for closed loop monitoring of monopolar electrosurgical apparatus |
| US7651493B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-01-26 | Covidien Ag | System and method for controlling electrosurgical snares |
| US7651492B2 (en) | 2006-04-24 | 2010-01-26 | Covidien Ag | Arc based adaptive control system for an electrosurgical unit |
| US7794457B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-09-14 | Covidien Ag | Transformer for RF voltage sensing |
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| US8262652B2 (en) | 2009-01-12 | 2012-09-11 | Tyco Healthcare Group Lp | Imaginary impedance process monitoring and intelligent shut-off |
| US9872719B2 (en) | 2013-07-24 | 2018-01-23 | Covidien Lp | Systems and methods for generating electrosurgical energy using a multistage power converter |
| US9636165B2 (en) | 2013-07-29 | 2017-05-02 | Covidien Lp | Systems and methods for measuring tissue impedance through an electrosurgical cable |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3911347A (en) * | 1972-02-20 | 1975-10-07 | Xenex Corp | Adaptive control system |
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| JPS61145606A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-03 | Ohkura Electric Co Ltd | 干渉対応形パタ−ン切換式温度制御装置 |
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| JP2501334B2 (ja) * | 1987-06-19 | 1996-05-29 | 松下電工株式会社 | リフロ−炉 |
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| JPH0786783B2 (ja) * | 1989-11-04 | 1995-09-20 | 勝久 古田 | 調整入力による炉温制御装置 |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5051032A patent/JP2654328B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-24 US US08/080,523 patent/US5369567A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5369567A (en) | 1994-11-29 |
| JPH06266449A (ja) | 1994-09-22 |
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