JP2907672B2 - Process adaptive control method and process control system - Google Patents

Process adaptive control method and process control system

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JP2907672B2
JP2907672B2 JP5052668A JP5266893A JP2907672B2 JP 2907672 B2 JP2907672 B2 JP 2907672B2 JP 5052668 A JP5052668 A JP 5052668A JP 5266893 A JP5266893 A JP 5266893A JP 2907672 B2 JP2907672 B2 JP 2907672B2
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和紀 大内
彰 菅野
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プロセス適応制御方法
および制御システムに係り、特に、プロセスが分布定数
系の場合でもプロセスの特性に適応して、良好な制御特
性を得るのに好適なプロセス適応制御方法および制御シ
ステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process adaptive control method and a control system, and more particularly, to a process suitable for obtaining good control characteristics by adapting to process characteristics even when the process is a distributed constant system. The present invention relates to an adaptive control method and a control system.

【0002】[0002]

【従来の技術】制御対象となるプロセスには、その制御
上の特徴として、応答の遅れが大きいものがある。例え
ば、火力プラントの制御上の特徴は、蒸気温度の応答の
遅れが大きいことである。例えば、主蒸気温度の時定数
は、10分から20分程度である。したがって、通常の
フィードバック制御では、負荷指令が大きく変化する
と、主蒸気温度が大きく変動し、タービンの熱ストレス
を増大させ、寿命が減少するという問題がある。このた
め、火力プラントは、制御が難しいとされている。
2. Description of the Related Art As a control characteristic of a process to be controlled, there is a process having a large response delay. For example, a control feature of a thermal power plant is a large delay in steam temperature response. For example, the time constant of the main steam temperature is about 10 to 20 minutes. Therefore, in the ordinary feedback control, when the load command largely changes, there is a problem that the main steam temperature greatly changes, the thermal stress of the turbine increases, and the life is shortened. For this reason, it is considered that the thermal power plant is difficult to control.

【0003】これに対処するため、火力プラントのモデ
ルを制御システムに内蔵し、このモデルを用いてプラン
トの近い将来の動きを予測して、この予測結果に基づい
て操作量を決定することが提案されている。また、プロ
セスのモデルを内蔵し、このモデルを使用して操作量を
決定する制御方法においては、モデルの構築およびモデ
ルのパラメータ調整が必要になる。そのための方法が提
案されている。すなわち、(1)Y.Sato,et
al.,”Steam PredictionCont
rol for Thermal Power Pla
nt,”IEEE/PES 1984 Winter
Meeting,Dallas,Texas.U.S.
A.January 29−February 3,1
984.、(2)佐藤、他,「カルマン・フィルタによ
るボイラ蒸気温度予測制御」、第18回SICE(計測
自動制御学会)学術講演会、1201、昭和54年8月
29日〜9月1日、(3)Y.Sato,et a
l.,”Steam Temperature Pre
diction Control for Therm
al Power Plant”,IEEE Tran
s.on PowerApparatus and S
ystems,Vol.PAS−103,No.9,S
eptember(1984),pp.2382−23
87,に記載されているプロセス適応制御方法がある。
これらの文献では、このプロセス適応制御方法を、火力
プラントに適用している。これらで用いられる予測モデ
ルは、最終段過熱器の特性を物理式で表した集中定数化
モデルである。このモデルは、前段過熱器の出口蒸気温
度を外乱として、最終段過熱器の出口蒸気温度すなわち
主蒸気温度を予測している。
In order to cope with this, it has been proposed to incorporate a model of a thermal power plant in a control system, to predict the near future movement of the plant using this model, and to determine the operation amount based on the prediction result. Have been. In a control method that incorporates a model of a process and determines an operation amount using the model, it is necessary to construct a model and adjust parameters of the model. A method for that has been proposed. That is, (1) Y. Sato, et
al. , "Steam PredictionCont
rol for Thermal Power Pla
nt, "IEEE / PES 1984 Winter"
Meeting, Dallas, Texas. U. S.
A. January 29-February 3,1
984. , (2) Sato, et al., "Boiler Steam Temperature Predictive Control Using Kalman Filter," The 18th SICE (Society of Instrument and Control Engineers) Scientific Lecture, 1201, August 29-September 1, 1979, ( 3) Y. Sato, et a
l. , "Steam Temperature Pre
dictation Control for Therm
al Power Plant ”, IEEE Tran
s. on PowerApparatus and S
systems, Vol. PAS-103, no. 9, S
eptember (1984), pp. 146-64. 2382-23
87, there is a process adaptive control method.
In these documents, this process adaptive control method is applied to a thermal power plant. The prediction model used in these is a lumped constant model in which the characteristics of the last-stage superheater are represented by physical equations. This model predicts the outlet steam temperature of the final stage superheater, that is, the main steam temperature, with the outlet steam temperature of the previous stage superheater as a disturbance.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、電力
需要の増大と共に、昼夜の電力需要の格差も増大してき
ている。そのため、大容量の火力プラントでも、負荷追
従運転(中間負荷運用)およびDSS(Daily S
tart Stop)運転が要求されるようになってき
ている。これらの要求に伴い、火力プラント制御システ
ムに対して、起動時制御特性および負荷追従特性の向上
が求められている。
By the way, recently, with the increase in power demand, the difference in power demand between day and night has been increasing. Therefore, even in a large-capacity thermal power plant, load following operation (intermediate load operation) and DSS (Daily S
(Start Stop) operation is required. With these demands, there is a demand for a thermal power plant control system to have improved control characteristics at startup and load following characteristics.

【0005】しかし、従来の予測制御では、これに対し
て十分に対応することが困難となっている。それは、従
来の予測制御では、上述した文献に記載されているよう
に、火力プラントを集中定数化モデルで近似しているこ
とによる。
However, it is difficult for conventional predictive control to sufficiently cope with this. This is because the conventional predictive control approximates a thermal power plant with a lumped parameter model as described in the above-mentioned literature.

【0006】火力プラントは、火炉水壁、1次過熱器、
2次過熱器、3次過熱器等の複数の熱交換器で構成され
る。これらの熱交換器の中を、上流から下流に向かって
水が流れるうちに、燃焼ガスのエネルギーを吸収して蒸
気となり、さらに過熱蒸気となる。すなわち、火力プラ
ントは、分布定数系である。それにもかかわらず、上記
従来技術では、火力プラントの最終段過熱器を集中定数
化モデルで近似し、このモデルにより火力プラントの近
い将来の動きを予測して、この予測結果に基づいて操作
量を決定している。
[0006] The thermal power plant comprises a furnace water wall, a primary superheater,
It is composed of a plurality of heat exchangers such as a secondary superheater and a tertiary superheater. While water flows from these upstream to downstream in these heat exchangers, it absorbs the energy of the combustion gas to become steam and further becomes superheated steam. That is, the thermal power plant is a distributed constant system. Nevertheless, in the prior art, the final stage superheater of the thermal power plant is approximated by a lumped parameterized model, the near-term future movement of the thermal power plant is predicted by this model, and the operation amount is determined based on the prediction result. I have decided.

【0007】そのため、予測に、前段過熱器の出口蒸気
温度の変化を考慮できないので、予測性能および制御性
の向上が望めないという問題がある。すなわち、従来技
術は、本来分布定数系である火力プラントを集中定数化
モデルで近似しているため、プラントの特性を精度よく
模擬することができない。そのため、このようなモデル
で火力プラントの近い将来の動きを予測しても、予測精
度の向上に限界があり、制御性の向上にも限界がある。
Therefore, it is predicted that the steam at the outlet of the pre-heater
Predictive performance and controllability because temperature changes cannot be considered
There is a problem that the improvement of the quality cannot be expected. That is,
Is a lumped parameter for thermal power plants, which are originally distributed parameter systems.
Since the model is approximated, the characteristics of the plant can be accurately determined.
I can't simulate. Therefore, such a model
Forecasting the future movement of thermal power plants with
There is a limit to the degree of improvement, and there is also a limit to the controllability.

【0008】本発明の第1の目的は、分布定数系からな
るプラントの特性を精度よく模擬できるモデルを用いて
プロセスを制御することができるプロセス適応制御方法
提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a process adaptive control method capable of controlling a process using a model capable of accurately simulating the characteristics of a plant composed of a distributed constant system.
Is to provide.

【0009】また、第2の目的は、分布定数系からなる
プラントの特性を精度よく模擬できるモデルを用いてプ
ロセスを制御することができるプロセス制御システム
提供することにある。
A second object is to form a distributed constant system.
Use a model that can accurately simulate plant characteristics.
An object of the present invention is to provide a process control system capable of controlling a process .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一態様によれば、プロセスのモデルを内蔵
し、このモデルを使用して制御量の予測値を求め、この
予測値に基づいて操作量を決定するプロセスの適応制御
方法において、前記プロセスを、当該プロセスの流れに
沿う、2つ以上のサブプロセスで構成し、かつ、各サブ
プロセスを、それぞれについて個別に物理式に基づく集
中定数化モデルで構成すると共に、サブプロセスごと
に、前記集中定数化モデルに対してカルマン・フィルタ
を構成して、このカルマン・フィルタで、状態量および
その誤差を推定し、 上流側のサブプロセスのモデルによ
って得られる当該サブプロセスの状態量の予測値を、下
流側のサブプロセスのモデルの入力変数の少なくとも一
部とし、上流側のサブプロセスについてそのモデルによ
り状態量の予測値を求め、得られた状態量の予測値を下
流側のサブプロセスのモデルに入力して、当該サブプロ
セスの状態量の予測値を求め、これを最下流のサブプロ
セスの状態量の予測値が求まるまで実行し、かつ、前記
上流側のサブプロセスの状態量の予測値を求める演算か
ら最下流のサブプロセスの状態量の予測値を求める演算
までの一連の演算を、予め定められた回数繰り返し、前
記各サブプロセスについて得られた状態量の予測値のう
ち少なくとも最下流のサブプロセスについて得られた状
態量の予測値に基づいて、前記プロセスの操作量を決定
することを特徴とするプロセスの適応制御方法が提供さ
れる。
Means for Solving the Problems] To achieve the above object, according to one aspect of the present invention incorporates a model of the process to obtain the predicted value of the controlled variable by using this model, on the predicted value An adaptive control method for a process that determines an operation amount based on the process, wherein the process is added to a flow of the process.
Along with two or more sub-processes
Processes are grouped individually based on physical formulas.
Consisting of medium constant model and for each sub-process
Kalman filter for the lumped parameter model
And the state quantity and
Estimate the error and use the model of the upstream sub-process.
The predicted value of the state quantity of the subprocess obtained by
At least one of the input variables of the model of the downstream subprocess
And the model for upstream sub-processes
The predicted value of the state quantity is calculated, and the predicted value of the state
Input to the model of the upstream sub-process and
The predicted value of the state quantity of the process is obtained, and this is
Until the predicted value of the state quantity of the process is obtained, and
Is the operation to obtain the predicted value of the state quantity of the upstream sub-process?
To calculate the predicted value of the state quantity of the sub-process at the most downstream position from
Repeat the series of calculations up to a predetermined number of times
The predicted state values obtained for each subprocess
State obtained at least for the lowest downstream subprocess
Determine the manipulated variable of the process based on the predicted value of the state parameter
An adaptive control method for a process is provided.

【0011】また、本発明の他の態様によれば、 プロセ
スの操作量を決定して当該プロセスを制御するプロセス
制御システムにおいて、 プロセスをその流れに沿って構
成する、2つ以上のサブプロセスのモデルを内蔵し、こ
れらのモデルを使用して、プロセスの状態量を予測する
状態量予測システムと、 プロセスに対する目標値、およ
び、前記予測されたプロセスの状態量に基づいて、プロ
セスに対する操作量を決定する操作量決定システムとを
備え、前記状態量予測システムは、 前記サブプロセス対
応に設けられ、各サブプロセスのモデルとして予め与え
られた物理式で状態量の予測値を求める、2つ以上の予
測値演算手段と、 前記サブプロセスごとに、前記集中定
数化モデルに対して構成され、状態量およびその誤差を
推定するカルマン・フィルタと、 前記2つ以上の予測値
演算手段について、上流側の予測値演算手段で得られた
サブプロセスの状態量の予測値を、下流側の予測値演算
手段の入力変数の少なくとも一部として、下流側の予測
値演算手段が演算を実行するよう、順次演算を実行さ
せ、かつ、前記上流側のサブプロセスに対応する予測値
演算手段での予測値を求める演算から下流側のサブプロ
セスに対応する予測値演算手段での予測値を求める演算
までの一連の演算を、予め定められた回数繰り返させ
て、プロセスの状態量の予測値を求めるよう制御する手
段とを有することを特徴とするプロセス適応制御システ
ムが提供される。
According to another aspect of the present invention, a processor
Process that determines the amount of operation of the application and controls the process
In a control system, the process is organized according to its flow.
Model of two or more subprocesses
Use these models to predict the state of a process
State prediction system, target values for processes, and
And, based on the predicted state quantity of the process,
Operation amount determination system that determines the operation amount for
The state quantity prediction system comprises:
Provided in advance as a model for each subprocess.
The predicted value of the state quantity is calculated using the physical equation
Measurement calculation means, and the centralized determination for each of the sub-processes.
It is configured for the numerical model, and the state quantity and its error
Kalman filter to be estimated and the two or more predicted values
The calculation means obtained by the predicted value calculation means on the upstream side
Calculates the predicted value of the state quantity of the sub process on the downstream side
Downstream prediction as at least part of the input variables of the instrument
The calculation is performed sequentially so that the value calculation means performs the calculation.
And a predicted value corresponding to the upstream sub-process
From the calculation for calculating the predicted value by the
For calculating the predicted value by the predicted value calculation means corresponding to the process
Is repeated a predetermined number of times.
Control to obtain the predicted value of the state quantity of the process.
Process adaptive control system characterized by having a step
Is provided.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【作用】本発明が適用されるプロセスとして、例えば、
火力プラントを想定することができる。この場合、火力
プラントの各熱交換器のモデルを、物理式に基づく集中
定数化モデルで構成すると共に、各モデル毎にカルマン
・フィルタを構成するので、本来分布定数系である各熱
交換器の特性を精度よく模擬できる。また、これらの各
熱交換器のモデルを統合して使用し、火力プラントの近
い将来の動きを予測するので、予測精度の向上が達成で
きる。また、この予測結果に基づいて操作量を決定する
ので、制御性の向上も達成できる。
The process to which the present invention is applied includes, for example,
A thermal power plant can be envisaged. In this case, the model of each heat exchanger of the thermal power plant is composed of a lumped parameter model based on physical equations , and Kalman
-Since the filter is configured , the characteristics of each heat exchanger which is originally a distributed constant system can be accurately simulated. In addition, since the models of these heat exchangers are integrated and used to predict the movement of the thermal power plant in the near future, the prediction accuracy can be improved. Further, since the operation amount is determined based on the prediction result, controllability can be improved.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。先ず、本実施例における制御対象である
火力プラントの概要について説明する。図2は、石炭焚
き火力プラントの例を示した説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an outline of a thermal power plant to be controlled in the present embodiment will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a coal-fired thermal power plant.

【0021】押込みファン101からの空気は、空気予
熱器102を通って予熱され、1次空気ファン103に
よって加速されて石炭ミル107内に送風される。一
方、石炭バンカ104内の石炭は、給炭機モータ105
により駆動される給炭機106により前記石炭ミル10
7内に運搬される。石炭ミル107によって微粉状とな
った石炭は、空気流と共にボイラ126内のバーナ12
7に送られ、ここで燃焼する。
The air from the pushing fan 101 is preheated through an air preheater 102, accelerated by a primary air fan 103, and sent to a coal mill 107. On the other hand, the coal in the coal bunker 104
Mill 10 by a coal feeder 106 driven by
7 to be transported. The coal pulverized by the coal mill 107 is supplied to the burner 12 in the boiler 126 together with the air flow.
7, where it burns.

【0022】節炭器(ECO)130、火炉水冷壁10
8(WW)および1次過熱器(1SH)109を通った
水は、この燃焼ガスにより蒸気となる。この蒸気は、1
次スプレ(SP1)116を通り、2次過熱器(2S
H)110で過熱され、2次スプレ(SP2)120を
通り、3次過熱器(3SH)111で更に過熱されて、
主蒸気配管および主蒸気加減弁121を通って、高圧タ
ービン122に入る。高圧タービン122を出た蒸気
は、1次再熱器112および2次再熱器113により再
過熱され、中・低圧タービン123に送られる。
Energy saving device (ECO) 130, furnace water cooling wall 10
8 (WW) and the water that has passed through the primary superheater (1SH) 109 are turned into steam by the combustion gas. This steam is 1
The next superheater (2S) passes through the next spray (SP1) 116.
H) passed through the secondary spray (SP2) 120 and further heated in the tertiary superheater (3SH) 111,
It enters the high-pressure turbine 122 through the main steam pipe and the main steam control valve 121. The steam exiting the high pressure turbine 122 is reheated by the primary reheater 112 and the secondary reheater 113 and sent to the medium / low pressure turbine 123.

【0023】発電機124は、高圧タービン122と中
・低圧タービン123とにより駆動され発電する。中・
低圧タービン123を出た蒸気は、復水器125により
復水される。この復水は、給水ポンプ117により、再
びボイラ126の節炭器130に送られる。また、給水
ポンプ117を出た給水は、1次スプレ制御弁115お
よび2次スプレ制御弁119を介して、1次スプレ11
6および2次スプレ120に送られる。また、給水ポン
プ117を出た給水は、再熱スプレ制御弁131を介し
て再熱スプレ(SP3)132に送られる。なお、ボイ
ラ126には、燃焼ガスを再循環させるガス再循環ファ
ン114が設けられている。また、ボイラ126には、
排ガスを制御するための誘引ファン118が設けられて
いる。
The generator 124 is driven by the high-pressure turbine 122 and the medium / low-pressure turbine 123 to generate power. During·
The steam exiting the low-pressure turbine 123 is condensed by a condenser 125. This condensed water is sent again to the economizer 130 of the boiler 126 by the feedwater pump 117. Water supplied from the water supply pump 117 is supplied to the primary spray 11 via the primary spray control valve 115 and the secondary spray control valve 119.
6 and the secondary spray 120. In addition, the water supplied from the water supply pump 117 is sent to the reheat spray (SP3) 132 via the reheat spray control valve 131. The boiler 126 is provided with a gas recirculation fan 114 for recirculating the combustion gas. Also, in the boiler 126,
An induction fan 118 for controlling exhaust gas is provided.

【0024】また、この火力プラントには、プラントの
状態を検出するための各種センサが設けられている。す
なわち、図2に示すように、主蒸気圧力(PMS)を測定
するセンサS1と、1次過熱器出口蒸気温度(T1SH
を測定するセンサS2と、排ガス中のO2量(O2)を測
定するセンサS3と、火炉圧力(PWW)を測定するセン
サS4と、2次過熱器出口蒸気温度(T2SH)を測定す
るセンサS5と、主蒸気温度(TMS)を測定するセンサ
S6と、再熱蒸気温度(TRS)および1次再熱器出口蒸
気温度(T1RH)を測定するためのセンサS7およびS
9と、発電機124の発電量(MW)を検出するセンサ
S8とが設けられている。また、図示していないが、1
次過熱器109、2次過熱器110および3次過熱器1
11には、それぞれ入口または出口に、蒸気流量、圧力
および温度を測定する流量、圧力および温度センサが設
けられている。同様に、1次再熱器112および2次再
熱器113についても、それぞれ入口または出口に、蒸
気流量、圧力および温度を測定する流量、圧力および温
度の各センサが設けられている。前記各センサS1−S
9と、これらの流量、圧力および温度の各センサの出力
信号は、後述するマスタ制御部およびサブループ制御部
に送られる。前記再熱スプレ132は、非常用のもので
あって、温度が制限値を超えたときのみスプレを使用す
る。
The thermal power plant is provided with various sensors for detecting the state of the plant. That is, as shown in FIG. 2, a sensor S1 for measuring the main steam pressure (P MS ) and a primary superheater outlet steam temperature (T 1SH ).
S2, which measures the amount of O 2 in the exhaust gas (O 2 ), sensor S4, which measures the furnace pressure (P WW ), and measures the secondary superheater outlet steam temperature (T 2SH ). Sensor S5 for measuring the main steam temperature (T MS ), sensors S7 and S for measuring the reheat steam temperature (T RS ) and the primary reheater outlet steam temperature (T 1RH ).
9 and a sensor S8 for detecting the power generation (MW) of the generator 124. Although not shown, 1
Secondary superheater 109, Secondary superheater 110 and Tertiary superheater 1
11 is provided with a flow rate, pressure and temperature sensor for measuring the steam flow rate, pressure and temperature at the inlet or outlet, respectively. Similarly, the primary reheater 112 and the secondary reheater 113 are provided with flow rate, pressure, and temperature sensors for measuring steam flow rate, pressure, and temperature, respectively, at the inlet or the outlet. Each of the sensors S1-S
9 and the output signals of these flow rate, pressure, and temperature sensors are sent to a master control unit and a sub-loop control unit, which will be described later. The reheat spray 132 is for emergency use and uses the spray only when the temperature exceeds the limit value.

【0025】本実施例では、これらのセンサ情報に基づ
いて、火力プラントの制御を行なう。本実施例における
制御は、機能的には、マスタ制御部と、それに基づくサ
ブループ制御部とで構成される。図7に、その概要を示
す。
In this embodiment, the control of the thermal power plant is performed based on these sensor information. The control in this embodiment is functionally constituted by a master control unit and a sub-loop control unit based on the master control unit. FIG. 7 shows the outline.

【0026】図7に示すように、マスタ制御部1000
では、主蒸気圧力等の応答が速い部分の制御を行なう通
常制御系(1100系)と、主蒸気温度等の応答が遅い
部分についての予測制御を行なう予測制御系(1200
系)とを有する。通常制御系には、主蒸気圧力制御部1
101、ガスO2制御部1102および火炉圧力制御部
1103と、負荷指令の入力を受け付けて、それに対応
してタービン制御およびボイラ制御のためのデマンド操
作指令を出力するユニットマスタ1104とを有する。
予測制御系は、1次過熱器出口蒸気温度制御部120
1、2次過熱器出口蒸気温度制御部1202、主蒸気温
度制御部1203および再熱蒸気温度制御部1204の
各制御処理機能部が設けられている。
As shown in FIG. 7, the master control unit 1000
A normal control system (1100 system) for controlling a fast response portion such as a main steam pressure and a predictive control system (1200 for performing a predictive control for a slow response portion such as a main steam temperature).
System). The normal control system includes a main steam pressure control unit 1
101, a gas O 2 control unit 1102 and a furnace pressure control unit 1103, and a unit master 1104 that receives a load command input and outputs a demand operation command for turbine control and boiler control in response thereto.
The prediction control system includes a primary superheater outlet steam temperature control unit 120.
Each control processing function unit of the primary and secondary superheater outlet steam temperature control unit 1202, the main steam temperature control unit 1203, and the reheat steam temperature control unit 1204 is provided.

【0027】また、通常制御系には、前記ユニットマス
タ1104のデマンド操作指令について、前記主蒸気圧
力制御部1101からの操作量により補正して、給水制
御のための操作指令を出力する補正部1105と、前記
補正部1105の出力について、1次過熱器出口蒸気温
度制御部1201からの操作量により補正して、燃料制
御のための操作指令を出力する補正部1106と、前記
補正部1106の出力について、ガスO2制御部110
2からの操作量により補正して、空気制御のための操作
指令を出力する補正部1107と、前記補正部1107
の出力について、火炉圧力制御部1103からの操作量
により補正して、排ガス制御のための操作指令を出力す
る補正部1108と、前記補正部1105の出力につい
て、2次過熱器出口蒸気温度制御部1202からの操作
量により補正して、1次スプレ制御のための操作指令を
出力する補正部1109と、前記補正部1105の出力
について、主蒸気温度制御部1203からの操作量によ
り補正して、2次スプレのための操作指令を出力する補
正部1110と、前記補正部1105の出力について、
再熱蒸気温度制御部1204からの操作量により補正し
て、再循環ガス制御のための操作指令を出力する補正部
1111とが設けられる。
Further, the normal control system corrects the demand operation command of the unit master 1104 by the operation amount from the main steam pressure control unit 1101 and outputs an operation command for water supply control. A correction unit 1106 that corrects the output of the correction unit 1105 with an operation amount from the primary superheater outlet steam temperature control unit 1201 and outputs an operation command for fuel control, and an output of the correction unit 1106. About the gas O 2 control unit 110
A correction unit 1107 that corrects with the operation amount from the control unit 2 and outputs an operation command for air control;
Output from the furnace pressure control unit 1103, and outputs an operation command for exhaust gas control. The output of the correction unit 1105 is a secondary superheater outlet steam temperature control unit. A correction unit 1109 that outputs an operation command for the primary spray control by correcting the operation amount from the operation unit 1202, and an output of the correction unit 1105 is corrected by an operation amount from the main steam temperature control unit 1203, About the correction | amendment part 1110 which outputs the operation command for secondary sprays, and the output of the said correction | amendment part 1105,
A correction unit 1111 that corrects the operation amount from the reheat steam temperature control unit 1204 and outputs an operation command for recirculation gas control is provided.

【0028】前記ユニットマスタ1104は、発電量に
関する経済負荷配分制御(ELD:Economic Load Disp
atching cntrol)に関する指令と、周波数の自動調整制
御(AFC:Automatic Frequency Cntrol)に関する指
令とを受けて、当該火力プラントにおける負荷変化率、
負荷変化幅の制限、および、周波数についての補正を行
なって、それらに対応する操作指令を演算して出力す
る。
The unit master 1104 controls economic load distribution (ELD: Economic Load Disp.
Attach cntrol) and a command concerning automatic frequency control (AFC), the load change rate in the thermal power plant,
The load change width is limited and the frequency is corrected, and the corresponding operation command is calculated and output.

【0029】1次過熱器出口蒸気温度制御部1201、
2次過熱器出口蒸気温度制御部1202、主蒸気温度制
御部1203および再熱蒸気温度制御部1204の各処
理機能部は、それぞれ対応するセンサからの情報に基づ
いて、それぞれの目標値についての操作量を演算して、
出力する。同図7において、二重線で示すブロック内の
処理部は、制御量の決定に際して、予測制御を行なう。
The primary superheater outlet steam temperature control unit 1201,
The respective processing function units of the secondary superheater outlet steam temperature control unit 1202, the main steam temperature control unit 1203, and the reheat steam temperature control unit 1204 operate the respective target values based on the information from the corresponding sensors. Calculate the quantity,
Output. In FIG. 7, a processing unit in a block indicated by a double line performs predictive control when determining a control amount.

【0030】サブループ制御部2000には、前記ユニ
ットマスタ1104の出力信号とセンサS8からの発電
量を示す信号とを受けて、主蒸気加減弁121を制御す
るタービン制御部2001と、前記補正部1105の出
力信号を受けて給水ポンプ117を制御する給水制御部
2002と、前記補正部1106の出力信号を受けて給
炭機モータ105を制御する燃料制御部2003と、前
記補正部1107の出力信号を受けて押込みファン10
3を制御する空気制御部2004と、前記補正部110
8の出力信号を受けて誘引ファン118を制御する排ガ
ス制御部2005と、前記補正部1109の出力信号を
受けて1次スプレ制御弁115を制御する1次スプレ制
御部2006と、前記補正部1110の出力信号を受け
て2次スプレ制御弁119を制御する2次スプレ制御部
2007と、前記補正部1111の出力信号を受けてガ
ス再循環ファン114を制御する再循環ガス制御部20
08とを有する。
The sub-loop control unit 2000 receives the output signal of the unit master 1104 and the signal indicating the amount of power generation from the sensor S8, and controls the main steam control valve 121, the turbine control unit 2001, and the correction unit 1105. The water supply control unit 2002 receives the output signal of the water supply pump 117, controls the fuel supply unit 2003 that receives the output signal of the correction unit 1106 and controls the coal feeder motor 105, and outputs the output signal of the correction unit 1107. Receiving push fan 10
3 and an air control unit 2004 for controlling the
8, an exhaust gas control unit 2005 that controls the induction fan 118 in response to the output signal, a primary spray control unit 2006 that controls the primary spray control valve 115 in response to the output signal of the correction unit 1109, and the correction unit 1110 A secondary spray control unit 2007 for controlling the secondary spray control valve 119 in response to the output signal of the recirculation gas control unit 20 for controlling the gas recirculation fan 114 in response to the output signal of the correction unit 1111
08.

【0031】これらは、例えば、図8に示すようなハー
ドウエアシステム構成となる。すなわち、前記マスタ制
御部1000の通常制御系の機能を分担して処理する第
1のマスタ制御コントローラ1100と、予測制御系の
機能を分担して処理する第2のマスタ制御コントローラ
1200と、サブループ制御部2000の各処理部を構
成する、タービン制御コントローラ2010、給水制御
コントローラ2020、燃料制御コントローラ203
0、空気制御コントローラ2040、排ガス制御コント
ローラ2050、1次スプレ制御コントローラ206
0、2次スプレ制御コントローラ2070および再循環
ガス制御コントローラ2080とを有する。これらの各
コントローラは、伝送用ネットワークで接続され、互い
に信号の授受を行なう。また、本実施例では、予測制御
で使用する予測モデルのチューニングを行なうためのモ
デルチューニングシステム1300が、前記伝送用ネッ
トワーク1500に接続される。これらのコントローラ
およびチューニングシステムは、それぞれコンピュータ
システムで構成される。それらのコンピュータシステム
は、図示していないが、例えば、中央処理ユニット、メ
モリ、インタフェース等を有する構成のものが用いられ
る。
These have, for example, a hardware system configuration as shown in FIG. That is, a first master controller 1100 that shares and processes the functions of the normal control system of the master control unit 1000, a second master controller 1200 that shares and processes the functions of the prediction control system, and a sub-loop control. The turbine control controller 2010, the water supply control controller 2020, and the fuel control controller 203 which constitute each processing unit of the unit 2000
0, air controller 2040, exhaust gas controller 2050, primary spray controller 206
0, a secondary spray controller 2070 and a recirculation gas controller 2080. These controllers are connected by a transmission network and exchange signals with each other. In the present embodiment, a model tuning system 1300 for tuning a prediction model used in predictive control is connected to the transmission network 1500. These controllers and tuning systems are each configured by a computer system. Although not shown, these computer systems have, for example, a configuration having a central processing unit, a memory, an interface, and the like.

【0032】なお、図9に示すように、モデルチューニ
ングシステムを第2のマスタ制御コントローラ1200
において処理する構成としてもよい。
As shown in FIG. 9, the model tuning system is connected to a second master controller 1200.
May be configured to perform the processing.

【0033】火力プラントの制御量のうち制御が難しい
のは、蒸気温度である。例えば、1次過熱器出口蒸気温
度T1SH、2次過熱器出口蒸気温度T2SH、主蒸気温度T
MSおよび再熱蒸気温度TRSの4つがそれである。また、
これらの蒸気温度の制御のために、燃料流量Ff,1次
スプレ流量FSP1,2次スプレ流量FSP2および再循環ガ
ス流量Fgrfの4つの操作量がある。本発明は、これら
を予測制御により制御するようにしたものである。そし
て、その際に、従来にない予測モデルを用いたことに特
徴がある。
One of the control variables of the thermal power plant that is difficult to control is the steam temperature. For example, the primary superheater outlet steam temperature T 1SH , the secondary superheater outlet steam temperature T 2SH , the main steam temperature T 1SH
The four are MS and reheat steam temperature T RS . Also,
For controlling these steam temperatures, there are four manipulated variables : fuel flow rate F f , primary spray flow rate F SP1 , secondary spray flow rate F SP2, and recirculation gas flow rate F grf . In the present invention, these are controlled by predictive control. At that time, a characteristic is that a new prediction model is used.

【0034】次に、本発明の予測制御を、前記した火力
プラントの蒸気温度制御に適用した実施例について説明
する。
Next, an embodiment in which the predictive control of the present invention is applied to the above-described steam temperature control of a thermal power plant will be described.

【0035】図1に、本発明の一実施例の構成の概要を
示す。本実施例は、火力プラント1の蒸気温度の目標値
の予測値を求める目標値予測システム2、蒸気温度の予
測値を求める蒸気温度予測システム3および目標値の予
測値と蒸気温度の予測値に基づいて操作量を決定する操
作量決定システム4と、蒸気温度予測のためのモデルの
パラメータをチューニングするモデル・チューニング・
システム5と、予測システムの予測値を用いるか、制御
量を直接用いるかの選択を行なうスイッチ6とを備えて
構成される。目標値予測システム2、蒸気温度予測シス
テム3、操作量決定システム4およびスイッチ6は、前
記予測制御系の処理を実行する第2のマスタ制御コント
ローラ1200において実現される。また、モデル・チ
ューニング・システム5は、モデルチューニングシステ
ムを構成するコンピュータ1300によって実現され
る。
FIG. 1 shows an outline of the configuration of an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a target value prediction system 2 for obtaining a predicted value of a target steam temperature of the thermal power plant 1, a steam temperature prediction system 3 for obtaining a predicted value of steam temperature, and a predicted value of the target value and a predicted value of the steam temperature are provided. A manipulated variable determining system 4 for determining a manipulated variable based on a model, tuning, and the like for tuning model parameters for steam temperature prediction.
The system includes a system 5 and a switch 6 for selecting whether to use the predicted value of the prediction system or to directly use the control amount. The target value prediction system 2, the steam temperature prediction system 3, the manipulated variable determination system 4, and the switch 6 are realized in the second master controller 1200 that executes the processing of the prediction control system. In addition, the model tuning system 5 is realized by a computer 1300 configuring the model tuning system.

【0036】目標値予測システム2は、蒸気温度の目標
値rの近い将来値を(1)式により予測する。ここでは、
1次過熱器出口蒸気温度T1SH、2次過熱器出口蒸気温
度T2 SH、主蒸気温度TMSおよび再熱蒸気温度TRSのそ
れぞれの目標値^r1、^r2、^r3および^r4を算出
する。
The target value predicting system 2 predicts a near future value of the target value r of the steam temperature by the equation (1). here,
The target values ^ r 1 , ^ r 2 , ^ r 3 of the primary superheater outlet steam temperature T 1SH , the secondary superheater outlet steam temperature T 2 SH , the main steam temperature T MS, and the reheat steam temperature T RS , respectively. ^ to calculate the r 4.

【0037】[0037]

【数1】 (Equation 1)

【0038】ここで、 ^r1(k,n):現在時点kにおいて、1次過熱器出
口蒸気温度T1SHの目標値r1のnサンプリング先の予測
値 ^r2(k,n):現在時点kにおいて、2次過熱器出
口蒸気温度T2SHの目標値r2のnサンプリング先の予測
値 ^r3(k,n):現在時点kにおいて、主蒸気温度T
MSの目標値r3のnサンプリング先の予測値 ^r4(k,n):現在時点kにおいて、再熱蒸気温度
RSの目標値r4のnサンプリング先の予測値 ri(k) :蒸気温度の目標値riの現在時点kに
おける値(i=1〜4) ai(k) :蒸気温度の目標値riの現在時点kにおけ
る変化率(i=1〜4) △T :サンプリング周期 なお、本実施例では、目標値を近い将来の予測により決
定しているが、本発明は、これに限定されない。
Here, ^ r 1 (k, n): At the present time k, the predicted value of the target value r 1 of the primary superheater outlet steam temperature T 1SH at n sampling destinations ^ r 2 (k, n): At the current time point k, the predicted value of the target value r 2 of the secondary superheater outlet steam temperature T 2SH at the n sampling destinations ^ r 3 (k, n): At the current time point k, the main steam temperature T
Predicted value of n sampling destinations of MS target value r 3 ^ r 4 (k, n): Predicted value r i (k) of n sampling destinations of target value r 4 of reheat steam temperature T RS at current time k : the value at the current time k target value r i of the steam temperature (i = 1~4) a i ( k): the current change rate at the time point k of the target value r i of the steam temperature (i = 1~4) △ T : Sampling period In the present embodiment, the target value is determined by prediction in the near future, but the present invention is not limited to this.

【0039】蒸気温度予測システム3は、蒸気温度系の
モデルを使用して、蒸気温度の近い将来値を予測する。
蒸気温度系のモデルは、図3に示すように、火力プラン
ト1の各熱交換器のモデルを無駄時間要素301および
303と、物理式に基づく集中定数化モデル304との
組合せにより構成している。また、本実施例では、熱交
換器は、水・蒸気系で、上流側から下流側に順次接続さ
れ、水・蒸気の状態変化が上流側から下流側に伝達され
る構成となっている。本実施例では、これらの各熱交換
器のモデルを統合して使用し、蒸気温度の近い将来値を
予測する。
The steam temperature prediction system 3 predicts a near future value of the steam temperature using a model of the steam temperature system.
As shown in FIG. 3, the model of the steam temperature system is configured by combining the models of the heat exchangers of the thermal power plant 1 with the dead time elements 301 and 303 and the lumped constant model 304 based on the physical equation. . Further, in this embodiment, the heat exchanger is a water / steam system, which is sequentially connected from the upstream side to the downstream side, and has a configuration in which a change in the state of water / steam is transmitted from the upstream side to the downstream side. In this embodiment, a model of each of these heat exchangers is used in combination to predict a near future value of the steam temperature.

【0040】集中定数系のモデルは、各熱交換器の水・
蒸気系およびガス系に対してエネルギ保存式により表わ
される。また、ガス温度については、ガス温度計算モデ
ル306が用いられる。このガス温度計算モデル306
は、燃料流量Ffと、空気流量Faと、ガス再循環流量F
grfとに基づいて、ガス温度を計算する。
The model of the lumped parameter system is as follows.
Represented by the energy conservation equation for steam and gas systems. For the gas temperature, a gas temperature calculation model 306 is used. This gas temperature calculation model 306
Are the fuel flow rate Ff , the air flow rate Fa, and the gas recirculation flow rate F
Calculate gas temperature based on grf .

【0041】なお、物理式に基づく集中定数化モデル3
04に対して、カルマン・フィルタ305が構成され
る。このカルマン・フィルタ305により状態変数の値
を推定し、この推定値に基づいて前記各熱交換器のモデ
ルを統合して使用し、蒸気温度の近い将来値を予測す
る。
The lumped parameter model 3 based on the physical equation
For example, a Kalman filter 305 is configured for the 04. The value of the state variable is estimated by the Kalman filter 305, and the model of each heat exchanger is integrated and used based on the estimated value to predict the near future value of the steam temperature.

【0042】図3に示す前段の集中定数化モデル(i)
304には、蒸気流量Fsが無駄時間要素302を介し
て、蒸気温度θsi-lが無駄時間要素301を介して、お
よび、ガス温度θgi-lが無駄時間要素303を介してそ
れぞれ入力され、該モデル(i)304は、蒸気温度θ
siを出力する。また、後段の集中定数化モデル(i+
1)304には、蒸気流量Fsが無駄時間要素302を
介して、前段から出力された蒸気温度θsiが無駄時間要
素301を介して、および、ガス温度θgiが無駄時間要
素303を介してそれぞれ入力される。該モデル(i+
1)304は、蒸気温度θsi+1を出力する。なお、図3
では、熱交換器を2段分示しているが、本発明は、これ
に限定されない。
The lumped parameterization model (i) at the preceding stage shown in FIG.
In 304, the steam flow rate Fs is input via a dead time element 302, the steam temperature θ si-l is input via a dead time element 301, and the gas temperature θ gi-l is input via a dead time element 303. , The model (i) 304 is the steam temperature θ
Output si . The lumped parameter model (i +
1) In 304, the steam flow rate Fs passes through the dead time element 302, the steam temperature θ si output from the previous stage passes through the dead time element 301, and the gas temperature θ gi passes through the dead time element 303. Each is entered. The model (i +
1) 304 outputs the steam temperature θ si + 1 . Note that FIG.
In the above, the heat exchanger is shown for two stages, but the present invention is not limited to this.

【0043】無駄時間要素301、302および303
は、本実施例では、図4に示すように1次遅れ要素をカ
スケード接続して構成される3次遅れ要素で近似してい
る。無駄時間要素301を構成する各1次遅れ要素の各
時定数は、本実施例の場合、T1=15秒を想定してい
る。無駄時間要素302を構成する各1次遅れ要素の各
時定数は、T2=5秒を想定している。また、無駄時間
要素303を構成する各1次遅れ要素の各時定数は、T
3=30秒を想定している。従って、無駄時間要素30
1の場合、その時定数は45秒程度となり、また、無駄
時間要素303の場合、その時定数は150秒程度とな
る。一方、無駄時間要素302の場合、その時定数は、
15秒程度となり、比較的小さい。従って、無駄時間要
素302は、省略することもできる。
Dead time elements 301, 302 and 303
In this embodiment, is approximated by a third-order delay element formed by cascading first-order delay elements as shown in FIG. In the case of the present embodiment, it is assumed that T 1 = 15 seconds for each time constant of each first-order lag element constituting the dead time element 301. Each time constant of each first-order lag element constituting the dead time element 302 is assumed to be T 2 = 5 seconds. Further, each time constant of each primary delay element constituting the dead time element 303 is T
3 = 30 seconds is assumed. Therefore, the dead time element 30
In the case of 1, the time constant is about 45 seconds, and in the case of the dead time element 303, the time constant is about 150 seconds. On the other hand, in the case of the dead time element 302, its time constant is
It is about 15 seconds, which is relatively small. Therefore, the dead time element 302 can be omitted.

【0044】熱交換器における集中定数化モデルは、図
10に示すモデルを想定して、エネルギ保存の法則より
導かれる。図10に示すモデルは、熱交換器の管壁を構
成するメタルの一方側に蒸気が、他方側にガスが流れ、
ガスから蒸気へメタル(図10において、斜線で示す部
分)を介して熱が伝達される状態を想定している。ここ
では、入口ガス温度θgini、ガス流量Fgiのガスが熱交
換器のメタルと接触して、メタルに伝熱量Qgmiの熱を
与えて、出口温度θgiとなって流出する。一方、入口蒸
気温度θsini、蒸気流量Fsiの蒸気が熱交換器のメタル
と接触して、メタルから伝熱量Qmsiの熱を受けて、出
口温度θsiとなって流出する。ガス流量Fg iすなわち、
ボイラ・ガス流量FgBFは、後述するように、空気流量
a、燃料流量Ffおよび再循環ガス流量Fgrfの合計で
ある。
The lumped parameter model in the heat exchanger is derived from the law of conservation of energy, assuming the model shown in FIG. In the model shown in FIG. 10, steam flows on one side of the metal constituting the tube wall of the heat exchanger, and gas flows on the other side.
It is assumed that heat is transferred from gas to steam via metal (the hatched portion in FIG. 10). Here, the gas at the inlet gas temperature θ gini and the gas flow rate F gi comes into contact with the metal of the heat exchanger, gives heat of the heat transfer amount Q gmi to the metal, and flows out at the outlet temperature θ gi . On the other hand, the steam having the inlet steam temperature θ sini and the steam flow rate F si comes into contact with the metal of the heat exchanger, receives heat of the heat transfer amount Q msi from the metal, and flows out at the outlet temperature θ si . The gas flow rate F g i, ie,
The boiler gas flow rate F gBF is a sum of the air flow rate F a , the fuel flow rate F f, and the recirculation gas flow rate F grf , as described later.

【0045】このような物理モデルに基づいて、集中定
数化モデル式は、後述するようにエネルギ保存の法則か
ら導かれる(2)および(3)式により表わされる。
On the basis of such a physical model, the lumped parameter model formula is represented by formulas (2) and (3) derived from the law of conservation of energy as described later.

【0046】なお、以下の数式で使用される記号は、下
記の通りである。
The symbols used in the following mathematical expressions are as follows.

【0047】V:容積 γ:比重量 H:エンタルピ F:流量 Q:伝熱量 M:重量 C:比熱 θ:温度 P:圧力 A:伝熱面積 α:対流熱伝達率 β:輻射熱伝達率 また、サフィックスは、下記の通りである。V: volume γ: specific weight H: enthalpy F: flow rate Q: heat transfer amount M: weight C: specific heat θ: temperature P: pressure A: heat transfer area α: convective heat transfer coefficient β: radiant heat transfer coefficient The suffix is as follows.

【0048】s:水・蒸気 g:ガス m:メタル gm:ガスからメタル ms:メタルから水・蒸気 i:i番目の熱交換器 水・蒸気系、すなわち、熱交換器の管内部流体のエネル
ギ保存式は、(2)式で表わされる。また、管メタル系
のエネルギ保存式は、(3)式で与えられる。
S: water / steam g: gas m: metal gm: gas to metal ms: metal to water / steam i: i-th heat exchanger Water / steam system, ie, energy of fluid inside the pipe of the heat exchanger The conservation equation is represented by equation (2). The energy conservation equation for the tube metal system is given by equation (3).

【0049】[0049]

【数2】 (Equation 2)

【0050】[0050]

【数3】 (Equation 3)

【0051】ここで、Vsi:熱交換器の管内部流体(水
・蒸気)の容積(m3) γsi:管内部流体(水・蒸気)の比重量(kg/m3) Hsi:管内部流体(水・蒸気)の出口エンタルピ(kc
al/kg) Hsini:管内部流体(水・蒸気)の入口エンタルピ(k
cal/kg) Fsi:管内部流体(水・蒸気)の流量(kg/s) Amsi:管メタルから管内部流体(水・蒸気)への伝熱
面積(m2) Agmi:管外部流体(ガス)から管メタルへの伝熱面積
(m2) αmsi:管メタルから管内部流体(水・蒸気)への対流
熱伝達率(kcal/m2・s・℃) αgmi:管外部流体(ガス)から管メタルへの対流熱伝
達率(kcal/m2・s・℃) Mmi:熱交換器の管メタルの重量(kg) Cmi:管メタルの比熱(kcal/kg・℃) θmi:管メタルの温度(℃) θsi:管内部流体(水・蒸気)の出口温度(℃) θgini:管外部流体(ガス)の入口温度(℃)i :i番目の熱交換器 また、熱交換器の管外部流体(ガス)は、管内部流体お
よびメタル部の応答に比べると、その応答が極めて速
い。従って、ここでは、ガス系は、静的にエネルギ保存
式が成立つとして考える。このため、熱交換器入口ガス
温度θginiは、次式で与えられる。
Here, V si : the volume (m 3 ) of the fluid (water / steam) inside the tube of the heat exchanger γ si : the specific weight (kg / m 3 ) of the fluid (water / steam) inside the tube H si : Outlet enthalpy of fluid (water / steam) inside pipe (kc
al / kg) H sini : Inlet enthalpy (k) of pipe internal fluid (water / steam)
cal / kg) F si : Flow rate of pipe internal fluid (water / steam) (kg / s) A msi : Heat transfer area from pipe metal to pipe internal fluid (water / steam) (m 2 ) A gmi : Pipe external Heat transfer area from fluid (gas) to pipe metal (m 2 ) α msi : convective heat transfer coefficient from pipe metal to pipe internal fluid (water / steam) (kcal / m 2 · s · ℃) α gmi : pipe Convective heat transfer coefficient from external fluid (gas) to tube metal (kcal / m 2 · s · ° C.) M mi : weight of tube metal of heat exchanger (kg) C mi : specific heat of tube metal (kcal / kg · ° C.) theta mi: the tube metal temperature (° C.) theta si: outlet temperature inside the tube fluid (water and steam) (℃) θ gini: inlet temperature of Kangaibu fluid (gas) (℃) i: i-th heat Exchanger The response of the fluid (gas) outside the pipe of the heat exchanger is much faster than the response of the fluid inside the pipe and the metal part. Therefore, here, it is assumed that the gas system statically holds the energy conservation equation. Therefore, the heat exchanger inlet gas temperature θ gini is given by the following equation.

【0052】[0052]

【数4】 (Equation 4)

【0053】ここで、η :燃料発熱効率 Hu:燃料発熱量(kcal/kg) Ff:燃料流量(kg/s) Ha:空気エンタルピ(kcal/kg) Fa:空気流量(kg/s) Hgrf:再循環ガスのエンタルピ(kcal/kg) Fgrf:再循環ガス流量(kg/s) Cpg:ガス比熱(kcal/kg・℃) βWW:火炉輻射熱伝達係数 FgBF:ボイラ・ガス流量(kg/s) QWW:火炉水壁熱吸収量(kcal/s) QHEX:火炉水壁以外のガス側上流熱交換器の総熱吸収
量(kcal/s) なお、前記空気エンタルピHaは、空気の比熱をCpa
空気の温度をθaとすると、 Ha≒Cpa・θa で与えられる。また、再循環ガスのエンタルピH
grfは、ガスの比熱をCpg、ガスの節炭器付近での温度
をθgeとすると、 Hgrf≒Cpg・θge で与えられる。
[0053] Here, eta: fuel heating efficiency H u: Fuel heating value (kcal / kg) F f: fuel flow (kg / s) H a: air enthalpy (kcal / kg) F a: air flow rate (kg / s) H grf : Enthalpy of recirculated gas (kcal / kg) F grf : Recirculated gas flow rate (kg / s) C pg : Gas specific heat (kcal / kg · ° C) β WW : Furnace radiant heat transfer coefficient F gBF : Boiler Gas flow rate (kg / s) QWW : Furnace water wall heat absorption (kcal / s) QHEX : Total heat absorption of gas side upstream heat exchanger other than furnace water wall (kcal / s) enthalpy H a is the specific heat of air C pa,
When the temperature of the air and theta a, is given by H a ≒ C pa · θ a . Also, the enthalpy H of the recirculated gas
grf is the specific heat of the gas C pg, when the temperature in the vicinity of economizer gas to theta ge, given by H grf ≒ C pg · θ ge .

【0054】熱交換器の水・蒸気系の伝熱を定圧過程と
近似すると、次式が成り立つ。なお、以下では熱交換器
の番号iは省略する。
When the heat transfer of the water / steam system of the heat exchanger is approximated to the constant pressure process, the following equation is established. In the following, the number i of the heat exchanger is omitted.

【0055】[0055]

【数5】 (Equation 5)

【0056】ここで、Cps:定圧比熱(kcal/kg
・℃) Hso:基準エンタルピ(kcal/kg) なお、ここでは、(7)式を、次式で近似する。
Here, C ps : constant pressure specific heat (kcal / kg)
(° C.) H so : Reference enthalpy (kcal / kg) In this case, equation (7) is approximated by the following equation.

【0057】 Cps=(ΔHs/Δθsp ……(8) (5)、(6)式を(2)式に代入して、整理すると、
次式が得られる。
C ps = (ΔH s / Δθ s ) p (8) By substituting the equations (5) and (6) into the equation (2) and rearranging,
The following equation is obtained.

【0058】[0058]

【数6】 (Equation 6)

【0059】また、(3)式を変形すると、次式が得ら
れる。
By transforming equation (3), the following equation is obtained.

【0060】[0060]

【数7】 (Equation 7)

【0061】(9)、(10)式をまとめると、次式が
得られる。
When the expressions (9) and (10) are put together, the following expression is obtained.

【0062】[0062]

【数8】 (Equation 8)

【0063】[0063]

【数9】 (Equation 9)

【0064】ここで、Aij:状態遷移行列の要素 Bij:駆動行列の要素 なお、前記(11)、(12)式のx1およびu2は、測
定可能な量であり、x2は、測定できない量である。ま
た、管メタルからの水・蒸気への熱伝達率αmsおよび管
外部流体(ガス)から管メタルへの熱伝達率αgmは、次
式で近似する。
Here, A ij : an element of the state transition matrix B ij : an element of the driving matrix Note that x 1 and u 2 in the above equations (11) and (12) are measurable quantities, and x 2 is , An amount that cannot be measured. The heat transfer coefficient α ms from the pipe metal to water / steam and the heat transfer coefficient α gm from the pipe external fluid (gas) to the pipe metal are approximated by the following equations.

【0065】 αms=f(Fs) ……(23) αgm=f(FgBF) ……(24) (11)、(12)式を離散時間表現すると、次式に示
すようになる。これが予測モデルを示す物理式である。
なお、本明細書において、“M”の記号は、その量がマ
トリクスで表現される量であることを示す。
Α ms = f (F s ) (23) α gm = f (F gBF ) (24) When the expressions (11) and (12) are expressed in discrete time, the following expression is obtained. . This is the physical equation indicating the prediction model.
In the present specification, the symbol “ M ” indicates that the quantity is a quantity represented by a matrix.

【0066】 XM(k)=AMM(k−1)+BMM(k−1) ……(10a) ここで、AM:状態遷移マトリクス(モデル) BM:駆動マトリクス(モデル) XM(k):kサンプリング時点の状態量(モデル) XM(k−1):k−1時点の状態量(モデル) UM(k−1):k−1時点の操作量(モデル) 次に、カルマン・フィルタによる状態量の推定と、誤差
の推定を示す。ここで、kサンプリング時点の状態量の
推定値を〜XM(k)、モデル誤差をε(k)としたと
きの、kサンプリング時点の状態量の最ゆう推定値^X
M(k)を求める。
[0066] X M (k) = A M X M (k-1) + B M U M (k-1) ...... (10a) where, A M: state transition matrix (model) B M: drive matrix ( Model) X M (k): State quantity at k sampling time (model) X M (k-1): State quantity at k-1 time (model) UM (k-1): Manipulation quantity at k-1 time (Model) Next, estimation of a state quantity by a Kalman filter and estimation of an error will be described. Here, assuming that the estimated value of the state quantity at the time of k sampling is XX M (k) and the model error is ε (k), the most likely estimated value of the state quantity at the time of k sampling ^ X
Find M (k).

【0067】 ^XM(k)=AMM(k−1)+BMM(k−1)+ε(k)…(10b) ε(k)=K{XM(k)−〜XM(k)} ……(10c) 〜XM(k)=AM^XM(k−1)+BMM(k−1) ……(10d) ここで、K:カルマン・ゲイン 前記モデル式を用いて、各熱交換器単体のモデルをブロ
ック線図で表わすと、図4に示すようになる。すなわ
ち、熱交換器単体のモデルは、燃料流量Ff、空気流量
aおよびガス再循環流量Fgrfと、火炉水壁熱吸収量Q
WWおよび火炉水壁以外のガス側上流熱交換器の総熱吸収
量QHEXとに基づいて、ガス温度θginを計算するガス温
度計算モデル306と、熱交換器の入口蒸気温度を管内
部流体(水・蒸気)の入口エンタルHsinに変換する変
換部307と、エンタルHsin、蒸気流量Fsおよびガス
温度θginをそれぞれ近似的に3次遅れを与える無駄時
間要素301、302および303と、集中定数化モデ
ル304と、カルマン・フィルタ305とで構成され
る。
[0067] ^ X M (k) = A M X M (k-1) + B M U M (k-1) + ε (k) ... (10b) ε (k) = K {X M (k) -~ X M (k)} ...... ( 10c) ~X M (k) = A M ^ X M (k-1) + B M U M (k-1) ...... (10d) where, K: Kalman gain FIG. 4 shows a block diagram of a model of each heat exchanger alone using the model formula. That is, the heat exchanger alone model, the fuel flow rate F f, air flow F a and the gas recirculation flow F grf and, furnace waterwall heat absorption Q
A gas temperature calculation model 306 for calculating the gas temperature θ gin based on WW and the total heat absorption Q HEX of the gas side upstream heat exchanger other than the furnace water wall, A conversion unit 307 for converting the water (steam) into an entrance enthal H sin , and dead time elements 301, 302, and 303 for approximately giving a third-order delay to the enthal H sin , the steam flow rate F s, and the gas temperature θ gin , respectively. , A lumped constant model 304 and a Kalman filter 305.

【0068】また、予測モデルの全体構成は、図5に示
すようになる。図5では、給水ポンプ117から送られ
る水が節炭器(ECO)130を経て火炉水壁(WW)
108で加熱されて、1次過熱器109、1次スプレ1
16、2次過熱器110、2次スプレ120、3次過熱
器111および主蒸気加減弁121を経て、高圧タービ
ン122に送られる。ここで、各過熱器109、110
および111では、ガス温度計算により求められるガス
温度θg1SH、θg2SHおよびθg3SHが与えられて、前記物
理式により、それぞれの出口蒸気温度が算出される。ま
た、高圧タービン122を出た蒸気は、1次再熱器11
2、再熱スプレ132および2次再熱器113を経て低
圧タービン123に送られる。ここで、1次再熱器11
2および2次再熱器113では、ガス温度計算により求
められるガス温度θg1RHおよびθg2 RHが与えられて、前
記物理式により、それぞれの出口蒸気温度が算出され
る。
The overall structure of the prediction model is as shown in FIG. In FIG. 5, the water sent from the feed water pump 117 passes through the economizer (ECO) 130 and the furnace water wall (WW)
Heated at 108, primary superheater 109, primary spray 1
16, the secondary superheater 110, the secondary spray 120, the tertiary superheater 111 and the main steam control valve 121 are sent to the high-pressure turbine 122. Here, each superheater 109, 110
In (111) and (111), the gas temperatures θ g1SH , θ g2SH, and θ g3SH obtained by the gas temperature calculation are given, and the respective outlet steam temperatures are calculated by the above-mentioned physical formula. In addition, the steam exiting the high-pressure turbine 122 is supplied to the primary reheater 11
2. It is sent to the low pressure turbine 123 via the reheat spray 132 and the secondary reheater 113. Here, the primary reheater 11
In the secondary and secondary reheaters 113, the gas temperatures θ g1RH and θ g2 RH determined by the gas temperature calculation are given, and the respective outlet steam temperatures are calculated by the above-mentioned physical equations.

【0069】ここで、予測は、前記(10b)式を用い
て、kサンプリング時点で、nサンプリング先の制御量
^XM(k,n)を求めることにより行なう。
Here, the prediction is performed by calculating the control amount ^ X M (k, n) at the n-th sampling destination at the time of the k-th sampling by using the equation (10b).

【0070】 ^XM(k,1)=AM^XM(k)+BMM(k)+ε(k) ^XM(k,2)=AM^XM(k,1)+BMM(k)+ε(k) ・ ・ ・ ^XM(k,n)=AM^XM(k,n−1)+BMM(k)+ε(k) このようにして、行なわれる予測特性について、検討す
る。ここでは、最終段の過熱器のみについて集中定数化
モデルを構成して予測を行なう場合と、本実施例の無駄
時間要素と集中定数化モデルとを組み合わせたもので予
測を行なう場合とを比較する。同じ操作量に対して、そ
の応答特性を測定すると、図11(a)に示すようにな
る。同図から明らかなように、集中定数化モデルのみで
予測を行なう場合には、プラントの応答より応答が速く
なっっているため、誤差εが大きくなっている。そのた
め、誤差εによる引き戻し作用も大きくなり、予測精度
が悪くなる(同図(b))。一方、無駄時間要素と集中
定数化モデルとを組み合わせたものは、制御量の応答
が、プラントの応答特性と近似しているため、誤差εが
小さくなり、引き戻し作用も小さく、予測制度が向上す
る(同図(c))。
^ X M (k, 1) = A M ^ X M (k) + B MU M (k) + ε (k) ^ X M (k, 2) = A M ^ X M (k, 1) + B M U M (k) + ε (k) · · · ^ X M (k, n) = a M ^ X M (k, n-1) + B M U M (k) + ε (k) in this way The prediction characteristics to be performed will be examined. Here, a comparison is made between a case where a lumped parameter model is constructed and prediction is performed only for the last-stage superheater and a case where prediction is performed using a combination of the dead time element and the lumped parameter model of the present embodiment. . FIG. 11A shows a response characteristic measured for the same operation amount. As is clear from the figure, when the prediction is performed using only the lumped parameter model, the error ε increases because the response is faster than the response of the plant. Therefore, the retraction effect due to the error ε also increases, and the prediction accuracy deteriorates (FIG. 9B). On the other hand, in the combination of the dead time element and the lumped parameter model, since the response of the control amount is close to the response characteristic of the plant, the error ε is small, the pullback effect is small, and the prediction accuracy is improved. (Figure (c)).

【0071】なお、本実施例においては、予測制御と通
常制御を並置し、予測値の誤差が予め定めた範囲に入る
ときのみ予測制御を行なうようにしている。図1のスイ
ッチ6は、この目的のために設けられている。誤差が大
きい場合には、通常のPI(比例・積分)制御を行な
い、誤差が小さくなったら、本発明の予測制御に切り替
える。
In the present embodiment, the prediction control and the normal control are juxtaposed, and the prediction control is performed only when the error of the prediction value falls within a predetermined range. The switch 6 of FIG. 1 is provided for this purpose. When the error is large, normal PI (proportional / integral) control is performed, and when the error is small, the control is switched to the prediction control of the present invention.

【0072】なお、本実施例は、コンピュータにより演
算されて実行される。そのため、モデル式は、(10
a)式に示したように、離散時間表現される。そこで、
モデル式を離散時間表現する場合について、少し詳細に
説明する。
Note that this embodiment is executed by being calculated by a computer. Therefore, the model formula is (10
a) It is represented in discrete time as shown in the equation. Therefore,
The case where the model formula is expressed in discrete time will be described in some detail.

【0073】前記エネルギ保存式から導かれる熱伝達式
モデル(11)、(12)式を離散時間表現し、マトリ
クスの要素で示すと、次式が得られる。
The following equations are obtained by expressing the heat transfer equation models (11) and (12) derived from the energy conservation equation in discrete time and expressing them in matrix elements.

【0074】[0074]

【数10】 (Equation 10)

【0075】次に、(25)式を用いてカルマン・フィ
ルタ305により状態変数の推定を行なう場合につい
て、説明する。熱伝達式モデルの離散時間表現である
(25)式を用いて、蒸気温度を予測するには、状態変
数である蒸気温度θsおよび管メタル温度θmの予測開始
時点の値が必要である。しかし、管メタル温度θmは、
計測できないので、推定値を用いることになる。本実施
例では、この管メタル温度θmの推定に、カルマン・フ
ィルタを適用する。
Next, the case where the state variable is estimated by the Kalman filter 305 using the equation (25) will be described. In order to predict the steam temperature using the expression (25), which is a discrete-time expression of the heat transfer model, the values at the start of the prediction of the steam temperature θ s and the pipe metal temperature θ m which are the state variables are necessary. . However, the pipe metal temperature θ m is
Since measurement cannot be performed, an estimated value is used. In this embodiment, the estimation of the tube metal temperature theta m, applying the Kalman filter.

【0076】カルマン・フィルタを適用するため、(2
5)式を次式で表わす。
To apply the Kalman filter, (2
Expression 5) is expressed by the following expression.

【0077】 XM(k)=ΦM(k−1)・XM(k−1) −HM(k−1)・UM(k−1)……(26)X M (k) = Φ M (k−1) · X M (k−1) −H M (k−1) · UM (k−1) (26)

【0078】[0078]

【数11】 [Equation 11]

【0079】ここで、XM(k):kサンプリング時点
の状態変数ベクトル(蒸気温度θs、管メタル温度θm) ΦM(k−1):k−1サンプリング時点の状態遷移行
列 HM(k−1):k−1サンプリング時点の駆動行列 UM(k−1):k−1サンプリング時点の操作量 また、(26)式で表わされるシステムの観測過程は、
次式で表わされるものとする。
Here, X M (k): a state variable vector at the time of k samplings (steam temperature θ s , pipe metal temperature θ m ) Φ M (k-1): a state transition matrix H M at the time of k-1 sampling (K-1): drive matrix at the time of k-1 sampling UM (k-1): manipulated variable at the time of k-1 sampling Further, the observation process of the system represented by the equation (26) is as follows.
It is assumed to be represented by the following equation.

【0080】 YM(k)=CM・XM(k)+VM(k) ……(31) ここで、YM(i):kサンプリング時点における観測
ベクトル(蒸気温度θsに対応) XM(k):状態変数ベクトル(蒸気温度θs、管メタル
温度θm) VM(k):観測ノイズ・ベクトル CM :観測行列 (26)式、(31)式のカルマン・フィルタは、次式
により構成される。なお、ここで、’は、転置マトリク
スを意味する。
Y M (k) = C M × X M (k) + V M (k) (31) where, Y M (i): an observation vector at the time of k sampling (corresponding to the vapor temperature θ s ) X M (k): State variable vector (steam temperature θ s , pipe metal temperature θ m ) V M (k): Observation noise vector C M : Observation matrix The Kalman filter of the equations (26) and (31) is , And is constituted by the following equation. Here, 'means a transposed matrix.

【0081】 ^XM(k)=〜XM(k) +PM(k)・CM’・WM~1{YM(k)−CM・〜XM(k)} ……(32) 〜XM(k)=ΦM(k−1)・^XM(k−1) +HM(k−1)・UM(k−1) ……(33) PM(k)={MM~1(k)+CM’・WM~1・CM}~1 ……(34) MM(k)=ΦM(k−1)・PM(k−1)・ΦM’(k−1) +HM(k−1)・UM(k−1)・HM’(k−1)…(35) ここで、^XM(k):kサンプリング時点の制御量XM
(k)の最ゆう推定値 〜XM(k):kサンプリング時点の制御量XM(k)の
推定値 次に、操作量決定システム4について説明する。操作量
決定システム4は、目標値の近い将来の予測値と蒸気温
度の近い将来の予測値に基づいて操作量を決定する。本
実施例では、PI制御を行なっている。そのアルゴリズ
ムを数14に示す。
{X M (k) = 〜X M (k) + P M (k) · CM ′ · W M −1 {Y M (k) −C M · 〜X M (k)} 32) ~X M (k) = Φ M (k-1) · ^ X M (k-1) + H M (k-1) · U M (k-1) ...... (33) P M (k) = {M M ~ 1 (k ) + C M '· W M ~ 1 · C M} ~ 1 ...... (34) M M (k) = Φ M (k-1) · P M (k-1) · Φ M '(k-1) + H M (k-1) · U M (k-1) · H M' (k-1) ... (35) here, ^ X M (k): the k sampling point in time Control amount X M
Maximum likelihood estimated value of (k) ~ X M (k): Estimated value of control amount X M (k) at the time of k samplings Next, the manipulated variable determination system 4 will be described. The manipulated variable determination system 4 determines the manipulated variable based on the near future predicted value of the target value and the near future predicted value of the steam temperature. In this embodiment, PI control is performed. The algorithm is shown in Equation 14.

【0082】[0082]

【数12】 (Equation 12)

【0083】ここで、 kpi:比例ゲイン kIi:積分ゲイン △ui(k):現在時点kにおける操作量uiの変化分 モデル・チューニング・システム5は、蒸気温度系のモ
デルの特性が火力プラントの特性に合うようにモデル・
パラメータをチューニングする。このモデル・チューニ
ング・システム5の構成を図6に示す。次に、この図に
従って、チューニング・アルゴリズムについて説明す
る。
[0083] Here, k pi: proportional gain k Ii: integral gain △ u i (k): The change in model tuning system 5 of the operation amount u i at the current time point k, the characteristics of the model of the steam temperature system Model to match the characteristics of the thermal power plant
Tune parameters. FIG. 6 shows the configuration of the model tuning system 5. Next, the tuning algorithm will be described with reference to FIG.

【0084】先ず、火力プラントの制御量と予測モデル
により推定した制御量の推定値との誤差、すなわちモデ
ル誤差が小さくなるように山登り法によりモデル・パラ
メータをチューニングし、このチューニング結果を収
集、記憶する。
First, the model parameters are tuned by the hill-climbing method so that the error between the control amount of the thermal power plant and the estimated value of the control amount estimated by the prediction model, that is, the model error is reduced, and the tuning results are collected and stored. I do.

【0085】次に、この山登り法によるモデル・チュー
ニング結果を教師データとし、ニューラル・ネットワー
ク(ニューロ)にモデル・チューニング・ルールを学習
させる。この学習により、モデル・チューニング・ルー
ルを習得した後は、ニューラル・ネットワークにより予
測モデルのパラメータをチューニングする。
Next, a model tuning rule is learned by a neural network (neuro) by using the model tuning result by the hill climbing method as teacher data. After learning the model tuning rules by this learning, the parameters of the prediction model are tuned by the neural network.

【0086】また、同様にして、前記山登り法によるモ
デル・チューニング結果に基づいて、モデル・チューニ
ング・ルールをファジィ・ルールとして抽出し、この抽
出したファジィ・ルールにより予測モデルのパラメータ
をチューニングする。
Similarly, a model tuning rule is extracted as a fuzzy rule based on the result of the model tuning by the hill climbing method, and the parameters of the prediction model are tuned by the extracted fuzzy rule.

【0087】なお、前記のファジィ・ルール作成に、モ
デル・チューニング・ルールを習得したニューラル・ネ
ットワークを利用することもできる。すなわち、学習済
みのニューラル・ネットワークの入出力特性からファジ
ィ・ルールを作成することもできる。
Note that a neural network that has learned model tuning rules can also be used to create the fuzzy rules. That is, a fuzzy rule can be created from the input / output characteristics of the learned neural network.

【0088】モデルチューニングは、プラント(シミュ
レータでもよい)の時間応答データを取り込んで、これ
に基づいて、静特性のチューニングを行ない、ついで、
動特性のチューニングを行なう。このチューニングは、
例えば、マスタ制御コントローラを用いて行なうことが
できるが、別のコンピュータシステム上で行なってもよ
い。
In the model tuning, time response data of a plant (or a simulator) may be fetched, and the static characteristics may be tuned based on the time response data.
Tune the dynamic characteristics. This tuning
For example, the processing can be performed using the master controller, but may be performed on another computer system.

【0089】静特性のチューニングは、負荷レベルを一
定幅ずつ変え、各負荷レベルごとに行なう。図15に示
すように、まず、現在の負荷レベルを取り込む(ステッ
プ1501)。プロセス量を取り込む(ステップ150
2)。ここでは、各熱交換器毎に、Fs、θs、Ps
g、Pg、θg等を取り込む。これらの量に基づいて、
水・蒸気のエンタルピ(Hs)分布を求める(ステップ
1503)。すなわち、各熱交換器の入口および出口に
おける水・蒸気のエンタルピ(Hs)を求める。さら
に、水・蒸気の吸収熱量(Qms、Qgm)分布を推定する
(ステップ1504)。Qms、Qgmは、これらは、系が
バランスしているときには、等しくなる。
The tuning of static characteristics is performed for each load level by changing the load level by a fixed width. As shown in FIG. 15, first, the current load level is fetched (step 1501). Capture the process amount (step 150
2). Here, for each heat exchanger, F s , θ s , P s ,
F g, P g, captures the θ g and the like. Based on these quantities,
An enthalpy (H s ) distribution of water / steam is determined (step 1503). That is, the enthalpy (H s ) of water / steam at the inlet and outlet of each heat exchanger is determined. Further, the distribution of the absorbed heat quantity (Q ms , Q gm ) of water / steam is estimated (step 1504). Q ms and Q gm are equal when the system is balanced.

【0090】次に、ガスのエンタルピ(Hg)分布を推
定する。これは、温度が測定できる部分での温度とガス
の比熱とを使ってもとめる(ステップ1505)。温度
が測定できる部分としては、例えば、節炭器の近傍があ
る。また、ガスの温度(θg)の分布を推定する(ステ
ップ1506)。これは、前記エンタルピの分布と比熱
を用いて推定する。さらに、メタルの温度(θm)分布
を推定する(ステップ1507)。最後に、熱伝達率
(αms、αgm、βgm)を推定する(ステップ150
8)。
Next, the enthalpy (H g ) distribution of the gas is estimated. This is determined by using the temperature at the portion where the temperature can be measured and the specific heat of the gas (step 1505). The portion where the temperature can be measured is, for example, near the economizer. Further, the distribution of the gas temperature (θ g ) is estimated (step 1506). This is estimated using the enthalpy distribution and the specific heat. Further, the temperature (θ m ) distribution of the metal is estimated (step 1507). Finally, the heat transfer coefficients (α ms , α gm , β gm ) are estimated (step 150).
8).

【0091】次に、動特性のチューニングについて説明
する。図16に示すように、プラント(シミュレータ)
に対して、ステップ入力、ランプ入力等を与えて、それ
に対するプラントの時間応答データを取り込む(ステッ
プ1601)。入力としては、例えば、燃料流量を増加
する指令を与え、これに対する1次過熱器出口の蒸気温
度の変化のデータを取り込む。また、モデルにたいして
は、例えば、設計的に定まる初期パラメータをセットす
る(ステップ1602)。そして、モデルに、プラント
の操作量および制御量を与え、モデルの初期状態を推定
する(ステップ1603)。その後、モデルに、ステッ
プ入力、ランプ入力等を与えて、それに対する時間応答
を計算する(ステップ1604)。プラントと、モデル
との時間応答の誤差を計算する(ステップ1605)。
そして、この誤差が予め定めた範囲に収束しているか否
か判定するステップ(ステップ1606)。収束してい
ない場合には、モデルのパラメータの修正を行なう(ス
テップ1607)。この修正は、例えば、山登り法、フ
ァジィ推論、ニューラルネットワーク等を用いて行なう
ことができる。そして、ステップ1603からの手順を
繰り返して、誤差が一定の範囲に収束した時点で、チュ
ーニングを終了する。
Next, tuning of dynamic characteristics will be described. As shown in FIG. 16, the plant (simulator)
, A step input, a ramp input, and the like are given, and the time response data of the plant corresponding thereto is taken in (step 1601). As an input, for example, a command to increase the fuel flow rate is given, and data on the change in the steam temperature at the outlet of the primary superheater is taken in. For the model, for example, initial parameters determined by design are set (step 1602). Then, the operation amount and the control amount of the plant are given to the model, and the initial state of the model is estimated (step 1603). Thereafter, a step input, a ramp input, and the like are given to the model, and a time response to the input is calculated (step 1604). The error of the time response between the plant and the model is calculated (step 1605).
Then, it is determined whether or not this error has converged to a predetermined range (step 1606). If not converged, the model parameters are modified (step 1607). This modification can be performed using, for example, a hill-climbing method, fuzzy inference, a neural network, or the like. Then, the procedure from step 1603 is repeated, and when the error converges to a certain range, the tuning is ended.

【0092】次に、山登り法によるモデルのパラメータ
の修正について、説明する。図17、18に、その一例
を示す。図17は、モデルのチューニングを行なうシス
テムの構成の一例である。この例では、火力プラント
(シミュレータでもよい)1と、本発明の予測モデルに
よる予測システムとに、操作量UMを入力する。これ
に対応して、火力プラント1からは状態量XMが、ま
た、予測システム(モデル:mのサフィックスで示す)
3からは、予測される状態量XmMが出力される。モデル
チューニングシステム5は、これらの誤差eMを取り込
み、それを、次式により積分して、その積分値の大きさ
により評価する。そして、その積分値が最小となるよう
に、山登り法により、パラメータを修正する。
Next, the correction of the model parameters by the hill-climbing method will be described. 17 and 18 show an example thereof. FIG. 17 is an example of a configuration of a system for tuning a model. In this example, the operation amount UM is input to the thermal power plant (may be a simulator) 1 and the prediction system 3 using the prediction model of the present invention. Correspondingly, the state quantity X M from the thermal power plant 1 and the prediction system (model: indicated by m suffix)
3 outputs a predicted state quantity X mM . The model tuning system 5 takes in these errors e M , integrates them according to the following equation, and evaluates them according to the magnitude of the integrated value. Then, the parameters are corrected by the hill-climbing method so that the integrated value is minimized.

【0093】[0093]

【数13】 (Equation 13)

【0094】図18は、シンプレックス法を制約条件が
ある場合に適用できるように拡張したコンプレックス法
の原理を示す。このコンプレックス法は、n次元空間の
(n+1)個の点の集合によってシンプレックス(si
mplex)を形成し、このうち関数値の最も大きな1
点について、残りの点で張られる超平面に関する鏡像を
とって、新たなシンプレックスを形成し、この新たなシ
ンプレックスにおいて、同様の操作を行なって、また、
新たなシンプレックスを形成することを繰り返して、関
数値の極小点に達する方法である。なお、図18におい
て、評価値の大きさは、等高線で表わされる。この例で
は、極小値を求めるので、等高線は、山ではなく、谷を
表わす。また、同図において、斜線部分は、制約条件を
表わす。点が、制約条件にかかる場合、それを外すよう
に定める。
FIG. 18 shows the principle of the complex method in which the simplex method is extended so that it can be applied when there are constraints. This complex method uses a set of (n + 1) points in an n-dimensional space to form a simplex (si
plex), of which 1 is the largest of the function values.
For each point, take a mirror image of the hyperplane spanned by the remaining points, form a new simplex, perform the same operation in this new simplex,
This is a method of repeatedly forming a new simplex to reach the minimum point of the function value. In FIG. 18, the magnitude of the evaluation value is represented by a contour line. In this example, since the minimum value is obtained, the contour lines represent valleys, not peaks. Also, in the same figure, the hatched portions represent the constraint conditions. If a point falls under a constraint, it is decided to remove it.

【0095】図18に示す例は、二つのパラメータP1
およびP2について、山登り法による修正を実行する例
である。すなわち、まず、パラメータP1およびP2の
初期値を与える。これには、例えば、設計値を用いるこ
とができる。また、乱数を発生させて与えてもよい。こ
の点を、図18における座標点1とする。次に、座標点
2および3を乱数により発生させる。ついで、これらの
3点のパラメータを、それぞれ火力プラントのシミュレ
ータおよびモデル3に設定して、それぞれの状態量の誤
差を求めて、前記(36)式の積分を行なう。このう
ち、最も関数値の大きい点(ここでは、1とする)につ
いて、点2および3が平面に、点1の鏡像点を求める。
ここでは、これを4とする。そして、点2、3および4
で新たなシンプレックスを構成する。そして、点4につ
いての、前記積分を実行して、その積分値を、点2およ
び3と比較して、前記と同じ操作を繰り返す。なお、点
4が、制約条件を満たさない場合には、その点を手前に
ずらした位置を新たに点4とする。このようにして、順
次、評価値の高い、本実施例では、誤差に小さいパラメ
ータの組合せを探索する。
The example shown in FIG. 18 has two parameters P1
This is an example of executing correction by the hill-climbing method for P2 and P2. That is, first, initial values of the parameters P1 and P2 are given. For this purpose, for example, a design value can be used. Alternatively, a random number may be generated and given. This point is designated as coordinate point 1 in FIG. Next, coordinate points 2 and 3 are generated by random numbers. Then, these three parameters are set in the simulator of the thermal power plant and the model 3, respectively, and the errors of the respective state quantities are obtained, and the integration of the equation (36) is performed. Of these points, for the point having the largest function value (here, 1), the points 2 and 3 are on a plane, and the mirror image point of the point 1 is obtained.
Here, this is set to 4. And points 2, 3 and 4
Constitutes a new simplex. Then, the integration for point 4 is performed, the integrated value is compared with points 2 and 3, and the same operation as described above is repeated. If point 4 does not satisfy the constraint condition, a point shifted to the near side is newly set as point 4. In this manner, in this embodiment, a combination of parameters having a high evaluation value and a small error is sequentially searched.

【0096】なお、山登り法の詳細に関しては、”M.
J.Box,A New Method of Con
strained Optimization wit
hOther Methods,The comput
er J.Vol8,No1(1985),pp.42
−52”および”志水 清孝著,システム制御と数理計
画法(昭和46年2月10日発行)76−79頁”を参
照されたい。
The details of the hill climbing method are described in "M.
J. Box, A New Method of Con
strained Optimization wit
hOther Methods, The computer
er J. et al. Vol8, No1 (1985), pp. 146-64. 42
-52 "and" Kiyoshi Shimizu, System Control and Mathematical Programming (Published February 10, 1971), pp. 76-79 ".

【0097】このようにして、最適なパラメータを見つ
けだすことができる。本実施例では、チューニングを要
するパラメータとしては、無駄時間要素の時定数があ
る。本例は、プラントの運転データを利用して、山登り
法によりモデルのパラメータを調整するので、パラメー
タ調整の自動化及び調整時間の短縮ができる。
In this way, an optimal parameter can be found. In the present embodiment, the parameter requiring tuning includes a time constant of a dead time element. In this example, the parameters of the model are adjusted by the hill-climbing method using the operation data of the plant, so that the parameter adjustment can be automated and the adjustment time can be reduced.

【0098】この山登り法による修正データを利用し
て、より効率的に修正を行なうため、ファジィルールを
構築して、修正を行なう方法について、説明する。図1
9に、その一例を示す。
A method for constructing a fuzzy rule and making a correction in order to make a more efficient correction using the correction data by the hill-climbing method will be described. FIG.
FIG. 9 shows an example.

【0099】図19には、ファジィ推論システムの構成
の一例を示す。このシステムは、モデルチューニングシ
ステム5に搭載することができる。このシステムは、フ
ァジィルールを記述するファジィルール部1901と、
各ルールの前件部および後件部の適合度を決定するため
のメンバシップ関数を記憶するメンバシップ関数部19
02と、入力変数にたいして、メンバシップ関数によっ
て定まる適合度に基づいて、ファジィルールにより推論
を行なうファジィ推論エンジン部1903とを有する。
FIG. 19 shows an example of the configuration of a fuzzy inference system. This system can be mounted on the model tuning system 5. This system includes a fuzzy rule unit 1901 that describes a fuzzy rule,
Membership function unit 19 for storing membership functions for determining the degree of conformity of the antecedent and consequent parts of each rule
02, and a fuzzy inference engine unit 1903 that performs inference by fuzzy rules for input variables based on the fitness determined by the membership function.

【0100】本実施例では、図20(A)に示すよう
に、燃料流量の増加に対するプラントの1次過熱器の蒸
気温度が目標値の62%に達する立上り時間T(実線で
示す)に対するモデルの立上り時間Tm(破線で示す)
の比(Tm/T)に着眼して、それに基づくルールを記
述して、このルールに、試運転やシミュレーションで得
られる前記比(Tm/T)について、同図(B)に示す
ように、予め定めたメンバシップ関数の適合度に応じ
て、ルールを適用し、ファジィ推論を行い、パラメータ
をチューニングする。
In this embodiment, as shown in FIG. 20 (A), a model for a rise time T (shown by a solid line) at which the steam temperature of the primary superheater of the plant reaches 62% of a target value with respect to an increase in fuel flow rate. Rise time Tm (shown by broken line)
Focusing on the ratio (Tm / T), a rule based on the ratio is described, and the ratio (Tm / T) obtained by the test run and the simulation is described in advance in this rule as shown in FIG. The rules are applied, fuzzy inference is performed, and parameters are tuned according to the determined membership function fitness.

【0101】ファジィルール部1901には、例えば、
次のようなルールが記憶される。ここでは、無駄時間要
素303の時定数T3を修正係数C3を用いて修正する例
を示す。 ルール1:(Tm/T)が小ならば、T3の修正係数C3
を大きくする。 ルール2:(Tm/T)が適正ならば、T3の修正係数
3は適正。 ルール3:(Tm/T)が大ならば、T3の修正係数C3
を小さくする。
In the fuzzy rule section 1901, for example,
The following rules are stored. Here, an example is shown in which the time constant T 3 of the dead time element 303 is corrected using the correction coefficient C 3 . Rule 1: If (Tm / T) is small, the correction factor C 3 of T 3
To increase. Rule 2: If (Tm / T) is appropriate, correction coefficient C 3 of T 3 is appropriate. Rule 3: If (Tm / T) is large, the correction factor C 3 of T 3
Smaller.

【0102】ファジィ推論エンジン部1903では、図
21に示すように、入力された(Tm/T)を、図20
(B)に示す(Tm/T)のメンバシップ関数にあては
めて、その適合度を求める。そして、得られた適合度
を、修正係数C3のメンバシップ関数にあてはめて、そ
の適合度に含まれる部分面積について、重心を求め、そ
の重心の位置に相当する修正係数を決定する。同図に示
す例では、ルール1および2に適合度を有するので、そ
れぞれの後件部の適合度に含まれる領域の面積全体につ
いて、重心計算を行なう。
In the fuzzy inference engine unit 1903, as shown in FIG. 21, the input (Tm / T) is
The fitness is determined by applying to the (Tm / T) membership function shown in FIG. Then, the fitness obtained, by applying membership functions of the correction factor C 3, the parts area included in the fit, determine the centroid, determining a correction factor corresponding to the position of its center of gravity. In the example shown in the figure, since rules 1 and 2 have a degree of conformity, the center of gravity is calculated for the entire area of the region included in the degree of conformity of each consequent part.

【0103】ここでは、1次過熱器についてのみ示した
が、これを他の過熱器についても同様に適用することが
できる。その場合、メンバシップ関数、ルールをそれぞ
れにあわせて作成すればよい。
Here, only the primary superheater is shown, but this can be similarly applied to other superheaters. In that case, the membership function and the rule may be created according to each.

【0104】なお、ファジィ推論モデルの作成は、例え
ば、図22に示すように行なわれる。すなわち、まず、
対象についてのデータを収集する(ステップ220
1)。そして、入出力変数間の定性的関係を抽出する
(ステップ2202)。ここでは、どのような変数を選
ぶかの選択をも行なう。さらに、ファジィルールおよび
メンバシップ関数を作成する(ステップ2203)。以
上により、モデル構造が決定される。そして、ファジィ
ルールおよびメンバシップ関数を調整して、モデルパラ
メータの同定を行なう(ステップ2204)。
The fuzzy inference model is created, for example, as shown in FIG. That is, first,
Collect data about the target (step 220)
1). Then, a qualitative relationship between input and output variables is extracted (step 2202). Here, the choice of which variable to choose is also made. Further, a fuzzy rule and a membership function are created (step 2203). As described above, the model structure is determined. Then, the model parameters are identified by adjusting the fuzzy rules and the membership functions (step 2204).

【0105】このように、本例によれば、パラメータを
修正する係数が決定されるので、それに応じてパラメー
タの修正が自動的に行なえる。また、本例は、プラント
の運転データを利用して、ファジィ推論によりモデルの
パラメータを調整するので、パラメータ調整の自動化及
び調整時間の短縮ができる。なお、山登り法と比較し
て、ファジィ推論は、後で述べるニューラル・ネットワ
ークと同様、調整時間の、より一層の短縮ができる。
As described above, according to the present embodiment, since the coefficient for correcting the parameter is determined, the parameter can be automatically corrected in accordance with the determined coefficient. Further, in this example, the parameters of the model are adjusted by fuzzy inference using the operation data of the plant, so that the parameter adjustment can be automated and the adjustment time can be reduced. Compared with the hill-climbing method, the fuzzy inference can further reduce the adjustment time, similarly to the neural network described later.

【0106】モデルのパラメータの修正は、ファジィ法
のほか、ニューラルネットワークを用いて行なうことも
できる。この場合には、ルールの作成は、過去のデータ
を学習させることにより行なう。
The modification of the model parameters can be performed using a neural network in addition to the fuzzy method. In this case, the rule is created by learning past data.

【0107】次に、ニューラルネットワークによるパラ
メータの修正について、説明する。ニューラルネットワ
ークでは、パラメータの修正についての過去のデータを
予め学習させることにより、パラメータの修正を行なう
ことができる。図23に、その構成を示す。図23に示
す例では、1次過熱器、2次過熱器および3次過熱器に
ついて、それぞれ立上り時間比(Tm1SH/T1SH、T
m2SH/T2SH、Tm3SH/T3SH)を入力して、それぞれに
対応する修正係数C31SH、C32SHおよびC33SHが得られ
る。図24に、それらの立上り時間比の関係を示す。
Next, the correction of parameters by the neural network will be described. In a neural network, parameter correction can be performed by learning in advance the past data on parameter correction. FIG. 23 shows the configuration. In the example shown in FIG. 23, the rise time ratios (T m1SH / T 1SH , T
m2SH / T2SH , Tm3SH / T3SH ), and the corresponding correction coefficients C31SH , C32SH and C33SH are obtained. FIG. 24 shows the relationship between the rise time ratios.

【0108】ニューラルネットワークモデルは、例え
ば、図25に示す手順で作成することができる。すなわ
ち、データを収集して(ステップ2501)、変数の選
択を含めて、入出力変数を決定する(ステップ250
2)。そして、ニューラルネットワークの層数およびユ
ニット数を決定して、構造を決める(ステップ250
2)。これで、モデル構造が決定される。次に、バック
プロパゲーションにより、学習を行なって、ニューラル
ネットワークの各ニューロンの重み係数を調整する(ス
テップ2504)。
A neural network model can be created, for example, by the procedure shown in FIG. That is, data is collected (step 2501), and input / output variables are determined, including selection of variables (step 2501).
2). Then, the number of layers and the number of units of the neural network are determined to determine the structure (step 250).
2). Thus, the model structure is determined. Next, learning is performed by back propagation to adjust the weight coefficient of each neuron of the neural network (step 2504).

【0109】この例では、プラントの運転データを利用
して、ニューラル・ネットワークによりモデルのパラメ
ータを調整するので、パラメータ調整の自動化及び調整
時間の短縮ができる。なお、山登り法と比較して、ニュ
ーラル・ネットワークは、調整時間のより一層の短縮が
できる。
In this example, the parameters of the model are adjusted by the neural network using the operation data of the plant, so that the parameter adjustment can be automated and the adjustment time can be shortened. It should be noted that compared to the hill climbing method, the neural network can further reduce the adjustment time.

【0110】以上に述べた実施例では、複数の熱交換器
をサブプロセスとして構成されるプロセスについて、各
サブプロセスのモデルとして、無駄時間要素と、物理式
により集中定数化モデルとを組み合わせたものを用いた
ものである。本発明のモデルは、1つのプロセスのみの
プロセスについても適用できることはいうまでもない。
In the embodiment described above, a process in which a plurality of heat exchangers are formed as sub-processes is a combination of a dead time element and a lumped constant model by a physical equation as a model of each sub-process. Is used. It goes without saying that the model of the present invention can be applied to a process having only one process.

【0111】また、本発明は、複数のサブプロセスから
なるプロセスに適用するに際し、無駄時間要素を省略す
る構成とすることもできる。さらに、このとき各サブプ
ロセスを、複数の集中定数化モデルで構成することもで
きる。
Further, when the present invention is applied to a process including a plurality of sub-processes, a configuration in which a dead time element is omitted can be adopted. Further, at this time, each sub-process can be constituted by a plurality of lumped constant models.

【0112】本発明の効果を示すためにシミュレーショ
ン結果を示す。図12に、その一例の構成を示し、図1
3に、シミュレーション結果を示す。
A simulation result is shown to show the effect of the present invention. FIG. 12 shows an example of the configuration, and FIG.
FIG. 3 shows a simulation result.

【0113】図12は、変圧貫流ボイラに適用した本実
施例の構成を示す。本実施例は、1次過熱器、2次過熱
器および3次過熱器をそれぞれサブプロセスとして、そ
れらに対応した集中定数化モデルと無駄時間要素をカス
ケードに接続して組み込んだ予測モデル601を有する
ものである。このモデル601により、1次過熱器出口
蒸気温度、2次過熱器出口蒸気温度および主蒸気温度の
近い将来値を予測して、この予測結果を用いて、PI制
御により、それぞれ1次スプレ量、燃料流量、2次スプ
レ量を操作する。
FIG. 12 shows the configuration of this embodiment applied to a variable-pressure once-through boiler. The present embodiment has a prediction model 601 in which a primary superheater, a secondary superheater, and a tertiary superheater are each a sub-process, and a lumped constant model and a dead time element corresponding to them are connected and incorporated in a cascade. Things. The model 601 predicts near-term future values of the primary superheater outlet steam temperature, the secondary superheater outlet steam temperature, and the main steam temperature. Operate fuel flow rate and secondary spray quantity.

【0114】図13は、図12に示す実施例において現
在値を用いたフィードバック制御(PID制御)時の予
測モデルの評価結果を示す。図13に示す評価は、変圧
貫流ボイラの実規模シミュレータを用いて行なったもの
である。図13には、1次過熱器出口蒸気温度、2次過
熱器出口蒸気温度および主蒸気温度の5分先の蒸気温度
を破線で、実温度を実線で示す。この図から分かるよう
に、主蒸気温度の予測値は、実温度のほぼ5分前に変化
しており、良好な予測値が得られている。
FIG. 13 shows the evaluation result of the prediction model at the time of feedback control (PID control) using the current value in the embodiment shown in FIG. The evaluation shown in FIG. 13 was performed using a full-scale simulator of a variable-pressure once-through boiler. In FIG. 13, the steam temperature at the primary superheater outlet steam temperature, the steam temperature at 5 minutes ahead of the secondary superheater outlet steam temperature and the main steam temperature are indicated by broken lines, and the actual temperature is indicated by solid lines. As can be seen from this figure, the predicted value of the main steam temperature changed approximately 5 minutes before the actual temperature, and a good predicted value was obtained.

【0115】次に、図12に示す実施例において、予測
値を用いた予測制御の評価結果を図14に示す。評価の
方法は、図13の場合と同じである。
Next, FIG. 14 shows an evaluation result of the prediction control using the predicted value in the embodiment shown in FIG. The evaluation method is the same as in the case of FIG.

【0116】図14から分かるように、本実施例では、
主蒸気温度の変動が、現在値フィードバック制御時の1
/3から1/2に抑えられており、大いに制御性が向上
することが分かる。
As can be seen from FIG. 14, in this embodiment,
The fluctuation of the main steam temperature is 1 at the time of the current value feedback control.
From / 3 to お り, it can be seen that controllability is greatly improved.

【0117】また、前述した実施例は、火力プラントの
例であるが、本発明は、これに限定されないことはいう
までもない。原子力プラント、化学プラント等にも適用
できる。また、前述した実施例では、予測と操作量決定
を1つのコントローラ上で行なうようにしたが、それぞ
れ別のコントローラで行なうようにすることもできる。
Although the above-described embodiment is an example of a thermal power plant, it goes without saying that the present invention is not limited to this. It is also applicable to nuclear power plants, chemical plants, and the like. Further, in the above-described embodiment, the prediction and the operation amount determination are performed by one controller, but may be performed by different controllers.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明によれば、プロセスを2つ以上の
サブプロセスで構成し、各サブプロセスを集中定数化モ
デルで構成して、上流側の演算結果を下流側に入力させ
て、順次演算すると共に、その一連の演算を予め定めた
回数繰り返すことにより状態量の予測を行うため、プロ
セスが分布定数系であってもその特性を精度よく模擬で
き、予測精度を向上することができ、かつ、サブプロセ
スごとに集中定数化モデルに対してカルマン・フィルタ
を構成するため、演算負荷を低減することができる。
According to the present invention, two or more processes are performed.
It is composed of sub-processes, and each sub-process is
Dell to input the operation result on the upstream side to the downstream side
, And perform a series of calculations and determine a series of the calculations in advance.
Since the state quantity is predicted by repeating the number of times, even if the process is a distributed constant system, its characteristics can be accurately simulated, the prediction accuracy can be improved, and the sub-process can be improved.
Kalman filter for lumped parameterized model
, The calculation load can be reduced.

【0119】[0119]

【0120】[0120]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成の概要を示すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】火力プラントの概要を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a thermal power plant.

【図3】本発明の実施例の蒸気温度予測システムの詳細
を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing details of a steam temperature prediction system according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の予測部の詳細を示すブロック
図。
FIG. 4 is a block diagram showing details of a prediction unit according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の水・蒸気とガス温度との関係
を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between water / steam and a gas temperature according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例を構成するチューニングシステ
ムの詳細を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing details of a tuning system constituting the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の構成する火力プラント制御シ
ステムの機能構成を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of a thermal power plant control system according to an embodiment of the present invention.

【図8】前記図7に示すシステムのハードウエア構成の
一例を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the system shown in FIG. 7;

【図9】前記図7に示すシステムのハードウエア構成の
他の例を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing another example of the hardware configuration of the system shown in FIG. 7;

【図10】熱交換器の集中定数化モデルの原理を示す説
明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the principle of a lumped parameter model of a heat exchanger.

【図11】本実施例による応答特性の比較を示すグラ
フ。
FIG. 11 is a graph showing a comparison of response characteristics according to the present embodiment.

【図12】本発明の実施例の蒸気温度制御部分の構成を
示すブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a steam temperature control section according to the embodiment of the present invention.

【図13】図12のシステムにおいて、現在値による制
御を行なって、その変化を見るために予測モデルを用い
た場合の応答を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing a response when a prediction model is used to perform a control based on a current value in the system of FIG.

【図14】図12のシステムにおいて予測モデルによる
予測値を用いて制御した場合のシミュレーション評価を
示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing simulation evaluation when control is performed using a predicted value by a prediction model in the system of FIG. 12;

【図15】本発明のプロセス制御における予測モデルの
静特性のチューニングの処理フローを示すフローチャー
ト。
FIG. 15 is a flowchart showing a process flow of tuning the static characteristics of the prediction model in the process control of the present invention.

【図16】本発明のプロセス制御における予測モデルの
動特性のチューニングの処理フローを示すフローチャー
ト。
FIG. 16 is a flowchart showing a processing flow of tuning of dynamic characteristics of a prediction model in the process control of the present invention.

【図17】本発明のプロセス制御における予測モデルの
パラメータを、山登り法によりチューニングする際のシ
ステム構成の概要を示すブロック図。
FIG. 17 is a block diagram illustrating an outline of a system configuration when tuning a parameter of a prediction model in the process control of the present invention by a hill-climbing method.

【図18】前記山登り法によるパラメータのチューニン
グの原理を示す説明図。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the principle of parameter tuning by the hill-climbing method.

【図19】本発明のプロセス制御における予測モデルの
パラメータを、ファジィ推論法によりチューニングする
際のシステム構成の概要を示すブロック図。
FIG. 19 is a block diagram showing an outline of a system configuration when tuning a parameter of a prediction model in the process control of the present invention by a fuzzy inference method.

【図20】ファジィ推論によりパラメータをチューニン
グする際の原理を示す説明図。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the principle of tuning parameters by fuzzy inference.

【図21】パラメータのチューニングをファジィ推論で
行なう場合の手順を示す説明図。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a procedure for performing parameter tuning by fuzzy inference.

【図22】パラメータのチューニングを行なうためのフ
ァジィ推論モデルを構築する手順を示すフローチャー
ト。
FIG. 22 is a flowchart showing a procedure for constructing a fuzzy inference model for performing parameter tuning.

【図23】本発明のプロセス制御における予測モデルの
パラメータを、ニューラルネットワーク法によりチュー
ニングする際のシステム構成の概要を示すブロック図。
FIG. 23 is a block diagram showing an outline of a system configuration when tuning a parameter of a prediction model in the process control of the present invention by a neural network method.

【図24】ニューラルネットワーク法によりパラメータ
をチューニングする際の原理を示す説明図。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the principle of tuning parameters by the neural network method.

【図25】パラメータのチューニングを行なうためのニ
ューラルネットワークモデルを構築する手順を示すフロ
ーチャート。
FIG. 25 is a flowchart showing a procedure for constructing a neural network model for performing parameter tuning.

フロントページの続き (72)発明者 遠山 栄二 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 木村 亨 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 平4−205604(JP,A) 特開 平2−301805(JP,A) 特開 昭63−128401(JP,A) 渡辺慶二、外1名、「入・出力にむだ 時間を含むシステムの制御」、システム と制御、昭和59年、第28巻、第5号、 P.269−277 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 13/00 - 13/04 F22B 35/18 F01K 13/02 JICSTファイル(JOIS)Continued on the front page (72) Inventor Eiji Toyama 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Omika Plant (72) Inventor Toru Kimura 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Stock (56) References JP-A-4-205604 (JP, A) JP-A-2-301805 (JP, A) JP-A-63-128401 (JP, A) Keiji Watanabe and one other person , "Control of systems including dead time between input and output," System and Control, 1984, Vol. 28, No. 5, p. 269-277 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05B 13/00-13/04 F22B 35/18 F01K 13/02 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プロセスのモデルを内蔵し、このモデル
を使用して制御量の予測値を求め、この予測値に基づい
て操作量を決定するプロセスの適応制御方法において、 前記プロセスを、当該プロセスの流れに沿う、2つ以上
のサブプロセスで構成し、かつ、各サブプロセスを、そ
れぞれについて個別に物理式に基づく集中定数化モデル
で構成すると共に、サブプロセスごとに、前記集中定数
化モデルに対してカルマン・フィルタを構成して、この
カルマン・フィルタで、状態量およびその誤差を推定
し、 上流側のサブプロセスのモデルによって得られる当該サ
ブプロセスの状態量の予測値を、下流側のサブプロセス
のモデルの入力変数の少なくとも一部とし、上流側のサ
ブプロセスについてそのモデルにより状態量の予測値を
求め、得られた状態量の予測値を下流側のサブプロセス
のモデルに入力して、当該サブプロセスの状態量の予測
値を求め、これを最下流のサブプロセスの状態量の予測
値が求まるまで実行し、かつ、前記上流側のサブプロセ
スの状態量の予測値を求める演算から最下流のサブプロ
セスの状態量の予測値を求める演算までの一連の演算
を、予め定められた回数繰り返し、前記各サブプロセス
について得られた状態量の予測値のうち少なくとも最下
のサブプロセスについて得られた状態量の予測値に基
づいて、前記プロセスの操作量を決定することを特徴と
するプロセスの適応制御方法。
1. An adaptive control method for a process in which a model of a process is incorporated, a predicted value of a control amount is obtained using the model, and an operation amount is determined based on the predicted value. along the flow, composed of two or more sub-processes, and, each sub-process, as well as constituted by lumped model <br/> based on individual physical expression for each, for each sub-process, the centralized constant
A Kalman filter for the generalized model
Estimate state quantities and their errors with Kalman filter
Then, the predicted value of the state quantity of the sub-process obtained by the model of the upstream sub-process is used as at least a part of the input variables of the model of the downstream sub-process, and the state quantity of the upstream sub-process is calculated by the model. The predicted value of the state quantity is input to the model of the downstream sub-process, and the predicted value of the state quantity of the sub-process is determined. It runs until the predicted value is obtained, and, subprocess of the upstream
From the calculation of the predicted value of the
A series of operations up to the operation to obtain the predicted value of the state quantity of the process
The number of repetitions predetermined, each sub-process
At least the lowest of the predicted values of the state quantities obtained for
An adaptive control method for a process, comprising determining an operation amount of the process based on a predicted value of a state amount obtained for a flow sub-process.
【請求項2】 請求項1に記載のプロセスの適応制御方
法において、 前記各サブプロセスのモデルを、無駄時間要素と物理式
に基づく集中定数化モデルとの組合せにより構成し、上
流側のサブプロセスのモデルの物理式で求められる状態
量の予測値を、下流側のサブプロセスの無駄時間要素を
介して、該下流側のサブプロセスのモデルの物理式に入
力することを特徴とするプロセスの適応制御方法。
2. The adaptive control method for a process according to claim 1, wherein a model of each of the sub-processes is configured by a combination of a dead time element and a lumped constant model based on a physical equation, and an upstream sub-process. Inputting the predicted value of the state quantity obtained by the physical equation of the model to the physical equation of the model of the downstream sub-process via the dead time element of the downstream sub-process. Control method.
【請求項3】 プロセスの操作量を決定して当該プロセ
スを制御するプロセス制御システムにおいて、 プロセスをその流れに沿って構成する、2つ以上のサブ
プロセスのモデルを内蔵し、これらのモデルを使用し
て、プロセスの状態量を予測する状態量予測システム
と、 プロセスに対する目標値、および、前記予測されたプロ
セスの状態量に基づいて、プロセスに対する操作量を決
定する操作量決定システムとを備え、 前記状態量予測システムは、 前記サブプロセス対応に設けられ、各サブプロセスのモ
デルとして予め与えられた物理式で状態量の予測値を求
める、2つ以上の予測値演算手段と、前記サブプロセスごとに、前記集中定数化モデルに対し
て構成され、状態量およびその誤差を推定するカルマン
・フィルタと、 前記2つ以上の予測値演算手段について、上流側の予測
値演算手段で得られたサブプロセスの状態量の予測値
を、下流側の予測値演算手段の入力変数の少なくとも一
部として、下流側の予測値演算手段が演算を実行するよ
う、順次演算を実行させ、かつ、前記上流側のサブプロ
セスに対応する予測値演算手段での予測値を求める演算
から下流側のサブプロセスに対応する予測値演算手段で
の予測値を求める演算までの一連の演算を、予め定めら
れた回数繰り返させて、プロセスの状態量の予測値を求
めるよう制御する手段とを有することを特徴とするプロ
セス適応制御システム。
3. A process control system that determines a manipulated variable of a process and controls the process, including two or more sub-process models that configure the process along the flow, and using these models. A state quantity prediction system for predicting a state quantity of a process, a target value for the process, and an operation quantity determination system for determining an operation quantity for the process based on the predicted state quantity of the process, the state quantity prediction system, the provided sub-process corresponding to obtain the predicted value of the state quantity in the physical formula previously given as a model of each sub-process, and two or more predicted value calculating means, each said sub-process To the lumped parameter model
Kalman that estimates the state and its error
A filter and, for the two or more predicted value calculating means, a predicted value of the state quantity of the sub-process obtained by the upstream predicted value calculating means; In order to execute the calculation, the downstream predicted value calculation means executes the calculation sequentially , and
For calculating the predicted value by the predicted value calculation means corresponding to the process
Predicted value calculation means corresponding to the sub-process on the downstream side from
A series of calculations up to the calculation of the predicted value of
Control means for repeating a predetermined number of times to obtain a predicted value of the state quantity of the process.
【請求項4】 請求項記載のプロセス制御システムに
おいて、 前記状態量予測システムは、各サブプロセスのモデルとして、 無駄時間要素と前記物
理式との組合せにより構成されるモデルを内蔵し、 上流側の予測値演算手段により求められた 状態量の予測
値を、下流側のサブプロセスの無駄時間要素を介して
下流側の予測値演算手段に入力させることを特徴とす
るプロセス適応制御システム。
4. The process control system according to claim 3 , wherein the state quantity prediction system includes a dead time element and the object as a model of each subprocess .
A built-in model constituted by a combination of a physical equation, the predicted value of the upstream side of the predicted value calculating means by the obtained state quantities, via a dead time element of the downstream sub-process equivalent
Process adaptive control system for causing the input to the predictive value calculating unit of the downstream side.
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