JP3240564B2 - Control knowledge generation method and apparatus - Google Patents

Control knowledge generation method and apparatus

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JP3240564B2
JP3240564B2 JP25790395A JP25790395A JP3240564B2 JP 3240564 B2 JP3240564 B2 JP 3240564B2 JP 25790395 A JP25790395 A JP 25790395A JP 25790395 A JP25790395 A JP 25790395A JP 3240564 B2 JP3240564 B2 JP 3240564B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、プラント制御の
分野において好適な制御知識生成方法及び装置に係り、
特に、外乱等により手動修正を加味しない限り自動制御
系が所期の性能を発揮し得ない場合に、手動修正の負担
を軽減或いは皆無ならしめるに必要な制御知識を学習機
能を用いて自動的に生成することを可能とした制御知識
生成方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control knowledge generating method and apparatus suitable in the field of plant control.
In particular, if the automatic control system cannot achieve the expected performance unless manual correction is added due to disturbances, etc., the learning function automatically obtains the control knowledge necessary to reduce or eliminate the burden of manual correction. The present invention relates to a method and an apparatus for generating control knowledge which can be generated in a control knowledge.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラントの運転に人間を介在させざるを
得ない事例は多岐にわたる。その理由の1つとしては、
制御対象プラントが多種多様な状況下で運転されるた
め、PLC(Programable Logic Controller),温調
器,計算機等に制御を完全に委ねることが困難であるこ
とが挙げられる。
2. Description of the Related Art There are various cases in which a human being must be involved in the operation of a plant. One of the reasons is
Since the plant to be controlled is operated under various conditions, it is difficult to completely delegate control to a PLC (Programmable Logic Controller), a temperature controller, a computer, and the like.

【0003】このような事例は,例えば、化学プラント
で多用されるバッチ式反応装置(以下、ジャケットタン
クと称する)の運転において顕著に見られる。ジャケッ
トタンクの運転は、自動制御の困難さの為に作業者の運
転能力に大きく依存したものとなっている。すなわち、
ジャケットタンク内で重合反応が行われる場合、重合熱
の発生が反応の活性化を促し、それにより重合熱の発生
が加速されると言う正の熱帰還ループが内在するため、
反応の制御は容易なことではない。また,製造工程中に
種々の材料が添加される場合もあり、このような場合に
は添加に伴って反応の様子が変化するという工程上の外
乱要素が存在することとなるため、この点からも反応の
制御は容易なことではない。
[0003] Such a case is remarkably observed, for example, in the operation of a batch-type reactor (hereinafter, referred to as a jacket tank) frequently used in a chemical plant. The operation of the jacket tank greatly depends on the driving ability of the worker due to the difficulty of automatic control. That is,
When the polymerization reaction is carried out in a jacket tank, since the generation of heat of polymerization promotes the activation of the reaction, and thereby the generation of polymerization heat is accelerated, there is an internal positive heat feedback loop,
Controlling the reaction is not easy. In addition, various materials may be added during the manufacturing process. In such a case, there is a disturbance factor in the process in which the state of the reaction changes with the addition. However, control of the reaction is not easy.

【0004】そのため、この種のジャケットタンクの自
動制御に用いられるPID制御器の設定パラメータとし
ては中間的なものが使用され、これに作業者が手動修正
を加えることにより制御性が確保されている。このよう
な状況下では、作業者の心理的な負担は甚大であり、製
造物の品質が作業者の技能に依存するために、品質のバ
ラツキが避け難いものとなっている。
For this reason, an intermediate parameter is used as a setting parameter of a PID controller used for automatic control of a jacket tank of this kind, and controllability is secured by manual correction of the parameter by an operator. . Under such circumstances, the psychological burden on the worker is enormous, and the quality of the product depends on the skill of the worker.

【0005】ところで、このようなジャケットタンクの
自動運転方法としては、品種毎に予めモデルを構築して
モデルリファレンス制御を行うことが提案されている
(例えば、「システム/制御/情報 第35巻 第3号
(1991) 第23ページ〜第28ページ」、「シ
ステム制御情報学会論文誌 Vol.7 No.11p
p.448〜460 1994」参照)。
By the way, as an automatic operation method of such a jacket tank, it has been proposed to construct a model in advance for each product type and perform model reference control (for example, “System / Control / Information Vol. 35, No. 35”). No. 3 (1991) pp. 23-28 ”,“ Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers Vol.7 No.11p
p. 448-460 1994).

【0006】この方法では、化学反応と、反応器の熱収
支の構造とを設定し、所期の精度を持つモデルを作成す
ることが必要になる.しかしながら、バッチ式反応器で
は、反応器あたりの製造品種数は、数十〜数百のオーダ
ーに上り、全てのモデルを作成するとすればその工数は
膨大なものとなる。これはモデルリファレンス制御が、
その制御性能をモデルの精度に大きく依存しているため
に、製品毎の精密な熱収支構造の検討が必要で、更にモ
デルパラメータの数も増大し、それ故にパラメータの推
定作業の難度も高まることになるためである。従って、
ごく少数の品種の製造を行うラインに対してはモデルリ
ファレンス制御を適用することは可能であるが、製造品
種が多いラインには事実上導入することは不可能であっ
た。
In this method, it is necessary to set the chemical reaction and the structure of the heat balance of the reactor, and to create a model having the desired accuracy. However, in a batch-type reactor, the number of types of products produced per reactor is on the order of several tens to several hundreds, and if all models are created, the number of steps becomes enormous. This is the model reference control,
Because the control performance depends greatly on the accuracy of the model, it is necessary to study the heat balance structure precisely for each product, and the number of model parameters also increases, and therefore, the task of estimating parameters also increases. Because it becomes. Therefore,
Although it is possible to apply model reference control to a line that manufactures a very small number of types, it was practically impossible to introduce it to a line with a large number of types.

【0007】他方、特開平5−127705号公報に
は、操作内容や操作前のプラント値等の操作履歴データ
を、プラント値の入力に応じて操作の内容を出力する操
作知識データに変換し、この操作知識データと現在のプ
ラント値とに基いて、熟練オペレータの操作量を推論・
実行することにより、非定常時の操作を自動化するよう
にした監視マンマシン装置が開示されており、このよう
な操作履歴データを操作知識データに変換すると言う学
習手法をジャケットタンクの制御に応用すれば、モデル
リファレンス制御の場合とは異なり、繁雑なモデルリフ
ァレンス作成作業が不要になると考えられる。 もっと
も、同公報に具体的に記載された水位制御は、タンクの
水量が空(0)になればバルブを全開にしたり、タンク
の水量が満タン(100)になればバルブを全閉にする
と言ったように、操作量と制御量との間に常に一義的な
関係(バルブを開ければ注水が開始され、閉めれば注水
が停止する)が成立することを前提としたものであっ
て、外乱により操作量と制御量の関係が変動する虞れの
あるジャケットタンクのプロセス制御等に直ちに応用す
ることはできない。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-127705 discloses that operation history data such as operation contents and plant values before operation are converted into operation knowledge data for outputting operation contents in response to input of plant values. Based on the operation knowledge data and the current plant values, the operation amount of the skilled operator is inferred.
A surveillance man-machine device that automates an unsteady operation by executing the method is disclosed. A learning method of converting such operation history data into operation knowledge data is applied to control of a jacket tank. For example, unlike the case of the model reference control, complicated model reference creation work may not be required. However, the water level control specifically described in the publication is that the valve is fully opened when the water amount of the tank becomes empty (0), and the valve is fully closed when the water amount of the tank becomes full (100). As described above, it is assumed that there is always a unique relationship between the operation amount and the control amount (water injection is started when the valve is opened, and water injection is stopped when the valve is closed). Therefore, it cannot be immediately applied to process control of a jacket tank or the like in which the relationship between the operation amount and the control amount may fluctuate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述の技
術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、外乱等により手動修正を加味しない限り自動
制御系が所期の性能を発揮し得ない場合に、手動修正の
負担を軽減或いは皆無ならしめるに必要な制御知識を学
習機能を用いて自動的に生成することを可能とした制御
知識生成方法及び装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned technical background, and an object of the present invention is to provide an automatic control system having a desired automatic control system unless manual correction is added due to disturbance or the like. Provided is a control knowledge generation method and apparatus capable of automatically generating, using a learning function, control knowledge necessary for reducing or eliminating the burden of manual correction when performance cannot be exhibited. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この出願の請求項1に記
載の発明は、プラントの状態に応じた操作量をプラント
に加えることによりプラントを制御する制御システムに
おいて、プラントを試行制御した際のプラントへの操作
量並びにプラントの制御量に関する時系列データを取得
する時系列データ取得ステップと、前記取得された時系
列データに基いて制御状態の良否を評価する制御状態評
価ステップと、前記制御状態評価ステップにおいて良い
評価が得られた時系列データ(DATA−g)と悪い評
価が得られた時系列データ(DATA−b)とを前記時
系列データ中から抽出する時系列データ抽出ステップ
と、前記時系列データ抽出ステップによって抽出された
評価の良い時系列データ(DATA−g)と評価の悪い
時系列データ(DATA−b)とに基いて制御量を悪い
状態から良い状態に修正するための操作量を求めるため
の知識データを生成する知識データ生成ステップと、を
具備することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control system for controlling a plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant, which is used when trial control of the plant is performed. A time-series data acquisition step of acquiring time-series data relating to an operation amount to the plant and a control amount of the plant, a control state evaluation step of evaluating a control state based on the acquired time-series data, and the control state A time-series data extraction step of extracting time-series data (DATA-g) having a good evaluation and time-series data (DATA-b) having a bad evaluation from the time-series data; The time-series data with good evaluation (DATA-g) extracted by the time-series data extraction step and the time-series data with bad evaluation (DA-g) Characterized by comprising a knowledge data generation step of generating a knowledge data for determining the manipulated variable to correct a good state control amount based on A-b) from bad.

【0010】この出願の請求項2に記載の発明は、プラ
ントの状態に応じた操作量をプラントに加えることによ
りプラントを制御する制御システムにおいて、プラント
を試行制御した際のプラントへの操作量並びにプラント
の制御量に関する時系列データを取得する時系列データ
取得ステップと、前記取得された時系列データに基いて
制御状態の良否を評価する制御状態評価ステップと、前
記制御状態評価ステップにおいて良い評価が得られた時
系列データ(DATA−g)と悪い評価が得られた時系
列データ(DATA−b)とを前記時系列データ中から
抽出する時系列データ抽出ステップと、前記時系列デー
タ抽出ステップによって抽出された評価の良い時系列デ
ータ(DATA−g)と評価の悪い時系列データ(DA
TA−b)とに基いて制御量を悪い状態から良い状態に
修正するための操作量を求めるための知識データを生成
する知識データ生成ステップと、前記生成された知識デ
ータを用いて前記プラントを制御して制御量並びに操作
量に関する時系列データを再取得する時系列データ再取
得ステップと、前記再取得された時系列データで示され
る制御状態を評価し、その評価値が前記評価の良い時系
列データ(DATA−g)よりもさらに良い場合には、
前記再取得された時系列データをそれまでに良い評価と
されていた時系列データ(DATA−g)の代わりに用
いて知識データを再生成するステップと、を具備するこ
とを特徴とする。
[0010] The invention according to claim 2 of the present application provides a control system for controlling a plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant. A time-series data acquisition step of acquiring time-series data related to a control amount of a plant, a control state evaluation step of evaluating the quality of a control state based on the acquired time-series data, and a good evaluation in the control state evaluation step A time-series data extraction step of extracting the obtained time-series data (DATA-g) and time-series data (DATA-b) with a bad evaluation from the time-series data; The extracted time series data with good evaluation (DATA-g) and the time series data with poor evaluation (DA
TA-b) generating knowledge data for obtaining an operation amount for correcting the control amount from a bad state to a good state based on TA-b); and A time-series data reacquisition step of controlling and reacquiring time-series data relating to the control amount and the operation amount; and evaluating a control state indicated by the reacquired time-series data, when the evaluation value is good. If it is even better than the series data (DATA-g),
Regenerating knowledge data by using the reacquired time-series data instead of the time-series data (DATA-g) which has been evaluated as good until then.

【0011】この出願の請求項3に記載の発明は、請求
項1若しくは請求項2に記載の発明において、前記知識
データは、評価の良い時系列データ(DATA−g)中
の制御量の時系列データと評価の悪い時系列データ(D
ATA−b)中の制御量の時系列データとの差のデータ
と、評価の良い時系列データ(DATA−g)中の操作
量と評価の悪い時系列データ(DATA−b)中の操作
量との差のデータとに基いて作成されたファジイルール
であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the knowledge data is a control amount in time-series data (DATA-g) having good evaluation. Series data and time series data with poor evaluation (D
Data of the difference between the control amount time series data in ATA-b) and the operation amount in time series data (DATA-g) with good evaluation and the operation amount in time series data (DATA-b) with poor evaluation And a fuzzy rule created based on the difference data.

【0012】この出願の請求項4に記載の発明は、請求
項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前
記プラントが、ジャケットタンクと温度制御装置とから
なるシステムであり、前記制御量が前記ジャケットタン
クの内温と外温であり、前記操作量が外温設定値である
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the plant is a system including a jacket tank and a temperature control device. The amount is an internal temperature and an external temperature of the jacket tank, and the operation amount is an external temperature set value.

【0013】この出願の請求項5に記載の発明は、プラ
ントの状態に応じた操作量をプラントに加えることによ
りプラントを制御する制御システムにおいて、プラント
を試行制御した際のプラントへの操作量並びにプラント
の制御量に関する時系列データを取得する時系列データ
取得手段と、前記取得された時系列データに基いて制御
状態の良否を評価する制御状態評価手段と、前記制御状
態評価手段において良い評価が得られた時系列データ
(DATA−g)と悪い評価が得られた時系列データ
(DATA−b)とを前記時系列データ中から抽出する
時系列データ抽出手段と、前記時系列データ抽出手段に
よって抽出された評価の良い時系列データ(DATA−
g)と評価の悪い時系列データ(DATA−b)とに基
いて制御量を悪い状態から良い状態に修正するための操
作量を求めるための知識データを生成する知識データ生
成手段と、を具備することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control system for controlling a plant by adding an operation amount in accordance with a state of the plant to the plant. Time series data acquisition means for acquiring time series data relating to the control amount of the plant, control state evaluation means for evaluating the quality of the control state based on the acquired time series data, and good evaluation in the control state evaluation means Time-series data extracting means for extracting the obtained time-series data (DATA-g) and the time-series data (DATA-b) having a bad evaluation from the time-series data; The extracted time-series data with good evaluation (DATA-
g) and knowledge data generating means for generating knowledge data for obtaining an operation amount for correcting the control amount from a bad state to a good state based on the time series data (DATA-b) having a bad evaluation. It is characterized by doing.

【0014】この出願の請求項6に記載の発明は、プラ
ントの状態に応じた操作量をプラントに加えることによ
りプラントを制御する制御システムにおいて、プラント
を試行制御した際のプラントへの操作量並びにプラント
の制御量に関する時系列データを取得する時系列データ
取得手段と、前記取得された時系列データに基いて制御
状態の良否を評価する制御状態評価手段と、前記制御状
態評価手段において良い評価が得られた時系列データ
(DATA−g)と悪い評価が得られた時系列データ
(DATA−b)とを前記時系列データ中から抽出する
時系列データ抽出手段と、前記時系列データ抽出手段に
よって抽出された評価の良い時系列データ(DATA−
g)と評価の悪い時系列データ(DATA−b)とに基
いて制御量を悪い状態から良い状態に修正するための操
作量を求めるための知識データを生成する知識データ生
成手段と、前記生成された知識データを用いて前記プラ
ントを制御して制御量並びに操作量に関する時系列デー
タを再取得する時系列データ再取得手段と、前記再取得
された時系列データで示される制御状態を評価し、その
評価値が前記評価の良い時系列データ(DATA−g)
よりもさらに良い場合には、前記再取得された時系列デ
ータをそれまでに良い評価とされていた時系列データ
(DATA−g)の代わりに用いて知識データを再生成
する手段と、を具備することを特徴とする制御知識生成
装置。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a control system for controlling a plant by adding an operation amount in accordance with the state of the plant to the plant. Time series data acquisition means for acquiring time series data relating to the control amount of the plant, control state evaluation means for evaluating the quality of the control state based on the acquired time series data, and good evaluation in the control state evaluation means Time-series data extracting means for extracting the obtained time-series data (DATA-g) and the time-series data (DATA-b) having a bad evaluation from the time-series data; The extracted time-series data with good evaluation (DATA-
g) and knowledge data generating means for generating knowledge data for obtaining an operation amount for correcting a control amount from a bad state to a good state based on the time series data (DATA-b) having a bad evaluation; Time series data reacquisition means for controlling the plant using the obtained knowledge data to reacquire time series data relating to the control amount and the operation amount, and evaluating a control state indicated by the reacquired time series data. , The evaluation value of which is the time series data with good evaluation (DATA-g)
In a case where the time series data is even better, a means for regenerating the knowledge data by using the reacquired time series data instead of the time series data (DATA-g) which has been evaluated so far is provided. A control knowledge generating apparatus characterized in that:

【0015】この出願の請求項7に記載の発明は、請求
項5若しくは請求項6に記載の発明において、前記知識
データは、評価の良い時系列データ(DATA−g)中
の制御量の時系列データと評価の悪い時系列データ(D
ATA−b)中の制御量の時系列データとの差のデータ
と、評価の良い時系列データ(DATA−g)中の操作
量と評価の悪い時系列データ(DATA−b)中の操作
量との差のデータとに基いて作成されたファジイルール
であることを特徴とする。
According to the invention described in claim 7 of the present application, in the invention described in claim 5 or claim 6, the knowledge data is obtained when the control amount in the time series data (DATA-g) with good evaluation is used. Series data and time series data with poor evaluation (D
Data of the difference between the control amount time series data in ATA-b) and the operation amount in time series data (DATA-g) with good evaluation and the operation amount in time series data (DATA-b) with poor evaluation And a fuzzy rule created based on the difference data.

【0016】この出願の請求項8に記載の発明は、請求
項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明において、前
記プラントが、ジャケットタンクと温度制御装置とから
なるシステムであり、前記制御量が前記ジャケットタン
クの内温と外温であり、前記操作量が外温設定値である
ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the plant is a system comprising a jacket tank and a temperature control device. The amount is an internal temperature and an external temperature of the jacket tank, and the operation amount is an external temperature set value.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明方法及び装置の一
実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。先ず、
最初に、本発明方法の概要をそれに採用されたアルゴリ
ズムと共に説明する。本発明方法にあっては、プラント
の状態に応じた操作量をプラントに加えることによりプ
ラントを制御する制御システムにおいて、先ず最初のス
テップとして、プラントを試行制御した際のプラントへ
の操作量並びにプラントの制御量に関する時系列データ
を取得する(図1、ステップ101参照)。この試行制
御は、例えば、前述のジャケットタンクに対するプロセ
ス制御の場合には、種々の外乱による影響に対応して操
作量に手動修正を加えつつ、取得されたデータが規定の
データ数に達するまで行われる(図1、ステップ102
参照)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method and apparatus of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First,
First, the outline of the method of the present invention will be described together with the algorithm employed therein. In the method of the present invention, in a control system that controls the plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant, first, as a first step, the operation amount to the plant when the plant is trial controlled and the plant (Step 101 in FIG. 1). For example, in the case of the above-described process control for the jacket tank, the trial control is performed until the acquired data reaches a specified number of data while manually correcting the operation amount in response to the influence of various disturbances. (FIG. 1, step 102)
reference).

【0018】次いで、このようにして取得された時系列
データに基いて制御状態の良否が評価され、その後、良
い評価が得られた時系列データ(DATA−g)と悪い
評価が得られた時系列データ(DATA−b)とがそれ
ぞれ1つづつ前記時系列データ中から抽出される(図
1、ステップ103参照)。図2には、取得された複数
組の時系列データの中で、良い評価が得られた時系列デ
ータ(DATA−g)を構成する制御量の時系列データ
Yg及び操作量の時系列データUgと、悪い評価が得ら
れた時系列データ(DATA−b)を構成する制御量の
時系列データYb及び操作量の時系列データUbが示さ
れている。尚、具体的な評価手法については、制御対象
プラントの内容により様々であるため、それについては
後にジャケットタンクの制御と関連して詳細に説明す
る。
Next, the quality of the control state is evaluated based on the time-series data acquired in this manner. After that, when the time-series data (DATA-g) obtained as a good evaluation and the bad evaluation are obtained, Sequence data (DATA-b) is extracted from the time-series data one by one (see step 103 in FIG. 1). FIG. 2 shows time-series data Yg of a control amount and time-series data Ug of an operation amount, which form time-series data (DATA-g) obtained as a good evaluation among a plurality of sets of time-series data obtained. And time-series data Yb of the control amount and time-series data Ub of the operation amount, which constitute the time-series data (DATA-b) with a bad evaluation. The specific evaluation method varies depending on the content of the plant to be controlled, and will be described later in detail in connection with the control of the jacket tank.

【0019】次いで、前記抽出された評価の良い時系列
データ(DATA−g)と評価の悪い時系列データ(D
ATA−b)とに基いて制御量を悪い状態から良い状態
に修正するための操作量を求めるための知識データが作
成される(図1、ステップ104参照)。ここで、上記
の知識データとしては、好ましくは、評価の良い時系列
データ(DATA−g)中の制御量の時系列データ(Y
g)と評価の悪い時系列データ(DATA−b)中の制
御量の時系列データ(Yb)との差のデータ(Yg−Y
b)と、評価の良い時系列データ(DATA−g)中の
操作量(Ug)と評価の悪い時系列データ(DATA−
b)中の操作量(Ub)との差のデータ(Ug−Ub)
とに基いて作成されたファジイルールとされる。図3に
は、上述の制御量差データ(Yg−Yb)及び操作量差
データ(Ug−Ub)がそれぞれ示されている。
Next, the extracted time series data with good evaluation (DATA-g) and the time series data with poor evaluation (D
Based on ATA-b), knowledge data for calculating an operation amount for correcting the control amount from a bad state to a good state is created (see step 104 in FIG. 1). Here, as the above-mentioned knowledge data, it is preferable that the time-series data (Y) of the control amount in the time-series data (DATA-g) with good evaluation.
g) and the difference data (Yg-Y) between the time series data (Yb) of the control amount in the time series data (DATA-b) with poor evaluation.
b), the manipulated variable (Ug) in the time series data with good evaluation (DATA-g) and the time series data (DATA-g
b) Data (Ug-Ub) of difference from manipulated variable (Ub) in
Fuzzy rules created based on FIG. 3 shows the control amount difference data (Yg-Yb) and the operation amount difference data (Ug-Ub), respectively.

【0020】ここで、上述の制御量を悪い状態から良い
状態に修正するための操作量を求めるための知識データ
を得ることは、換言すれば、良い制御結果(Yg,U
g)と悪い制御結果(Yb,Ug)の差分成分から、悪
い制御結果を良好な制御結果に修正する関数(以下、補
正関数F()と言う)を得ることに相当し、この補正関
数F()は数式(1)として表される。また、この補正
関数F()と悪い制御結果を得たときの操作量(Ub)
とを用いて良好な制御結果(Yg)(Ygを目標軌道と
する)が得られることは、数式(2)により表される。 F(Yg−Yb)=Ug−Ub …数式(1) Yg=PLANT(Ug) =PLANT{Ub+F(Yg−Yb)} …数式(2) 尚、上記の数式(1),(2)における各記号の意味す
るところは、次の通りである。 Yg:制御結果が良いものの制御量時系列データ Yb:制御結果が悪いものの制御量時系列データ Ug:制御結果が良いものの操作量時系列データ Ub:制御結果が悪いものの操作量時系列データ PLANT(U):操作量の時系列(U)を制御対象に
与えたときの応答の時系列データ 数式(2)の第1式であるYg=PLANT(Ug)
は、制御対象が全く変化しなければ、Ugを与えれば常
に最高レベルの制御結果が得られることを意味してい
る。また、補正関数F()は、悪い制御結果を良い制御
結果に修正する能力を持つものと考えられる。さらに、
制御対象が変化して、Ugに対する応答にずれが発生し
た場合には、補正関数F()により良い制御結果に近付
くように操作量Ugを修正することが期待される。
Here, obtaining knowledge data for obtaining an operation amount for correcting the above-mentioned control amount from a bad state to a good state is, in other words, a good control result (Yg, Ug).
g) and a difference component between the bad control result (Yb, Ug) and a function (hereinafter referred to as a correction function F ()) for correcting a bad control result to a good control result. () Is represented as equation (1). The operation amount (Ub) when the correction function F () and a bad control result are obtained.
(2) that a good control result (Yg) (Yg is a target trajectory) is obtained by using the equation (2). F (Yg−Yb) = Ug−Ub Equation (1) Yg = PLANT (Ug) = PLANT {Ub + F (Yg−Yb)} Equation (2) Each of the above equations (1) and (2) The meanings of the symbols are as follows. Yg: Control amount time series data with good control result Yb: Control amount time series data with poor control result Ug: Operation amount time series data with good control result Ub: Operation amount time series data with poor control result PLANT ( U): Time series data of a response when the time series (U) of the manipulated variable is given to the control target Yg = PLANT (Ug) which is the first equation of the equation (2)
Means that if the control object does not change at all, the highest level of control result can always be obtained if Ug is given. Further, it is considered that the correction function F () has the ability to correct a bad control result to a good control result. further,
When the control target changes and the response to Ug shifts, it is expected that the operation amount Ug is corrected so as to approach a better control result by the correction function F ().

【0021】以後、求められた知識データを用いて、プ
ラントを制御することにより、次回の製造が行われるこ
ととなる(図1、ステップ105参照)。ここで、良好
な制御結果を得たときの制御量(Yg)を,より良好な
波形に修正し,修正された波形(Yg´)を目標軌道と
する補正関数(F())と,良好な制御結果を得たとき
の操作量(Ug)を用いてより良好な制御結果を得るこ
とは、数式(3)により表わされる。 Yn=PLANT(Ug+F(Yg’−Yn))≦Yg …数式(3) 尚、上記の数式(3)における各記号の意味するところ
は、次の通りである。 ≦:左辺は右辺よりも制御結果が同等か、良い Yn:今回得られた制御量 Yg’:Ygを制御性が更に良好なものに修正したもの 上述の数式(3)において、良い制御結果(Yg)を,
さらによい制御結果(Yg´)に変更した場合,変更の
度合いが小さければ,補正関数F()により,YgとYg'
の中間的な性能が得られることが期待される.次に、本
発明に係る制御知識生成方法及び装置をジャケットタン
クの温度制御システムに適用した例を説明する。
Thereafter, the next production is performed by controlling the plant using the obtained knowledge data (see step 105 in FIG. 1). Here, the control amount (Yg) obtained when a good control result is obtained is corrected to a better waveform, a correction function (F ()) using the corrected waveform (Yg ′) as a target trajectory, and a good function. Obtaining a better control result using the manipulated variable (Ug) at the time of obtaining a proper control result is represented by Expression (3). Yn = PLANT (Ug + F (Yg′−Yn)) ≦ Yg Equation (3) The meaning of each symbol in the above equation (3) is as follows. ≦: The left side has the same or better control result than the right side. Yn: Control amount obtained this time Yg ′: Yg modified to have better controllability In the above equation (3), a good control result ( Yg),
When the control result is changed to a better control result (Yg ′), if the degree of the change is small, Yg and Yg ′ are calculated by the correction function F ().
It is expected that an intermediate performance of will be obtained. Next, an example in which the control knowledge generation method and device according to the present invention are applied to a jacket tank temperature control system will be described.

【0022】図4に示されるハードウェア構成図におい
て、ジャケットタンク(A)は、化学反応を発生させる
二重構造の容器であり、外殻に熱媒を循環させて内殻の
温度を調節するようになされている。尚、以下の説明で
は、内殻内の温度を[内温]、外殻内の温度を[外温]
と呼ぶこととする。モータ(B)は、内殻内の反応物を
攪拌ファンにより攪拌するための駆動源となるものであ
る。
In the hardware configuration diagram shown in FIG. 4, a jacket tank (A) is a double-structured container that generates a chemical reaction, and circulates a heat medium through an outer shell to adjust the temperature of the inner shell. It has been made like that. In the following description, the temperature in the inner shell is [inner temperature], and the temperature in the outer shell is [outer temperature].
Shall be called. The motor (B) serves as a drive source for stirring the reactant in the inner shell with a stirring fan.

【0023】既存システム(C)は、ジャケットタンク
に付設されている既存の温度制御系を総称しており、こ
れらは一般にDCS(Distributed Contorol System)
により構築される。既存システム(C)内には、内温制
御用の調節計1(D)と、外温調節用の調節計2(E)
と、工程管理部(F)とが含まれており、これらの機能
はDCS上でソフトウエアにて実現されている。
The existing system (C) is a general term for existing temperature control systems attached to the jacket tank, and these are generally DCS (Distributed Control System).
Is constructed by The existing system (C) has a controller 1 (D) for controlling the internal temperature and a controller 2 (E) for controlling the external temperature.
And a process management unit (F). These functions are realized by software on the DCS.

【0024】ここで、内温制御用の調節計1(D)は、
内温の測定値と内温の設定値とから外温の設定値を算出
し、これを外温設定値の補正器[G]に出力する機能を
有するものである。また、外温調節用の調節計2(E)
は、外温の測定値と外温の設定値から水蒸気及び冷却水
のバルブの開度を算出するものである。さらに、工程管
理部(F)は、製造品種,ロット番号,製造量等の品種
に関わる情報を操作するものである。
Here, the controller 1 (D) for controlling the internal temperature includes:
It has a function of calculating a set value of the outside temperature from the measured value of the inside temperature and the set value of the inside temperature, and outputting this to the corrector [G] for the set value of the outside temperature. Also, a controller 2 (E) for adjusting the outside temperature
Calculates the opening of the steam and cooling water valves from the measured value of the outside temperature and the set value of the outside temperature. Further, the process management section (F) operates information related to the product type such as a product type, a lot number, and a production amount.

【0025】外温設定値の補正器(G)は、本発明に係
る制御知識制御方法及び装置が実現された部分であっ
て、ハードウェア的にはパソコンやPLC等にて構成さ
れている。外温設定値の補正器(G)の機能構成を図5
に示す。同図に示されるように、外温設定値の補正器
(G)内には、データ取得機能(G1)と、制御知識作
成機能(G2)と、自動制御機能(G3)と、制御デー
タ(制御実行によって得られる操作量と制御量の時系列
データ)と制御知識とを品種毎に保管するデータベース
(DB)とが含まれている。データ取得機能(G1)
は、既存の温度制御システムから制御データを取得する
ためのものである。制御知識作成機能(G2)には、目
標性能設定機能、性能評価機能、知識作成機能、知識修
正機能からなる4つの機能が含まれている。
The external temperature set value corrector (G) is a part in which the control knowledge control method and apparatus according to the present invention are realized, and is constituted by a personal computer, a PLC or the like in terms of hardware. FIG. 5 shows the functional configuration of the external temperature set value corrector (G).
Shown in As shown in the figure, a data acquisition function (G1), a control knowledge creation function (G2), an automatic control function (G3), and control data (G) are provided in the external temperature set value corrector (G). A database (DB) for storing the operation amount and the control amount time-series data obtained by executing the control and the control knowledge for each product type is included. Data acquisition function (G1)
Is for acquiring control data from an existing temperature control system. The control knowledge creation function (G2) includes four functions including a target performance setting function, a performance evaluation function, a knowledge creation function, and a knowledge correction function.

【0026】目標性能設定機能は、各制御指標に対し
て、目標値とゲインとをユーザーが設定するためのもの
であり、あらかじめ固定値として登録しておいても良
く、また図6に示される設定画面から入力するようにし
ても良い。性能評価機能は、取得した制御データの制御
指標を算出するものである。知識作成機能は、取得した
制御データを用いて制御知識を作成するためのものであ
る。知識修正機能は、作成した制御知識を用いたプラン
トの制御によって得られる制御データを用いて制御知識
を更新するものである。
The target performance setting function is for the user to set a target value and a gain for each control index, and may be registered in advance as fixed values, and is shown in FIG. You may make it input from a setting screen. The performance evaluation function is for calculating a control index of the acquired control data. The knowledge creation function is for creating control knowledge using the acquired control data. The knowledge correction function is for updating control knowledge using control data obtained by controlling a plant using the created control knowledge.

【0027】データベース(DB)は、取得した制御デ
ータと作成した制御知識とを保持するためのものであ
る。自動制御機能(G3)は、作成した制御知識を参照
して、外温の設定値を算出するものであり、具体的に
は、図16にその構成が示されている。
The database (DB) is for holding the acquired control data and the created control knowledge. The automatic control function (G3) calculates the set value of the outside temperature with reference to the created control knowledge. Specifically, FIG. 16 shows the configuration thereof.

【0028】次に、以上説明した外温設定値の補正器
(G)を構成する各機能(G1)〜(G3)をさらに詳
細に説明する。データ取得機能(G1)にて取得される
データの例を図7に、またそれらのデータの変域を図8
にそれぞれ表にして示す。それらの図から明らかなよう
に、データ取得機能(G1)では、内温の設定値、既存
制御システムから得られる外温の設定値、内温の現在
値、外温の現在値、品種の種別、ロットの識別、製造
量、製造時間(単位:時間)、製造開始/終了状態を意
味する接点信号、外温設定値の補正器で算出される外温
の設定値からなる10種類のデータを取り扱っており、
それらのデータは規定のタイミングにて入出力され、ま
たそれぞれ規定の変域を有している。
Next, the functions (G1) to (G3) constituting the external temperature set value corrector (G) described above will be described in more detail. FIG. 7 shows an example of data acquired by the data acquisition function (G1), and FIG.
Are shown in tables. As is clear from these figures, the data acquisition function (G1) uses the set value of the internal temperature, the set value of the external temperature obtained from the existing control system, the current value of the internal temperature, the current value of the external temperature, and the type of the variety. 10 kinds of data including lot identification, production quantity, production time (unit: time), contact signal indicating production start / end state, and external temperature set value calculated by external temperature set value corrector We are handling,
These data are input / output at a specified timing, and each has a specified domain.

【0029】性能評価機能(G2)では、以下に記す7
つの指標〜を用いて性能を評価するようにしてい
る。すなわち、性能評価機能(G2)では、それら7つ
の指標を線形結合したものを評価値(性能評価値)とし
ており、この評価値が小さいほど、制御結果が良好であ
るもの判断する。 オーバーシュート量(OVER) 制御量が最初に制御目標値に達したてから、傾きが最初
に負となるまでの区間における制御量の最大値と制御目
標値との差である。初期値は -1.0である。 アンダーシュート量(UNDER) オーバーシュート量の算出区間終了時から、傾きが最初
に正となるまでの区間における制御量の最小値と制御目
標値との差である。 初期値は 制御目標値×−1 整定時最大値(MAX) アンダーシュート量の算出区間終了時から、制御量目標
値が変化するまでの区間における制御量の最大値と制御
目標値との差である。 整定時最小値(MIN) 整定時最大値が最初に算出されたときから時から、制御
量目標値が変化するまでの区間における制御量の最小値
と制御目標値との差である。 ハンチング回数(HUMP) アンダーシュート量の算出区間終了時から、制御量目標
値が変化するまでの区間において、整定時の上/下限値
を越えた回数である。 誤差面積率(ERROR) 制御量が制御目標値の定義比率(START)に達してから、
制御終了までの区間において、以下の式から算出され
る。 誤差面積率=Σ(制御量−制御目標値)2/区間時間 立ち上がり時間(STAND) 制御量が所定の値(予め定義しておく:定数)に達して
から、最初に制御目標値に達するまでの時間である。性
能評価値は以下の数式(4)で算出される。 性能評価値=Σ(目標値−指標値)2 ×ゲイン …数式(4) 尚、各指標に対する目標値及びゲインは予め設定してお
くものとする。また、算出できなかった指標は[0]と
して数式(4)を算出するものとする。
In the performance evaluation function (G2), the following 7
The performance is evaluated using the three indices. That is, in the performance evaluation function (G2), a value obtained by linearly combining these seven indices is used as an evaluation value (performance evaluation value). The smaller the evaluation value, the better the control result is determined. Overshoot (OVER) This is the difference between the maximum value of the control amount and the control target value in a section from when the control amount first reaches the control target value to when the slope becomes negative for the first time. The initial value is -1.0. Undershoot amount (UNDER) This is the difference between the minimum value of the control amount and the control target value in a section from the end of the section for calculating the overshoot amount until the slope becomes first positive. The initial value is the control target value x -1 The maximum value at the time of settling (MAX) The difference between the maximum value of the control amount and the control target value in the section from the end of the calculation section of the undershoot amount until the control amount target value changes is there. Setting minimum value (MIN) This is the difference between the control value minimum value and the control target value in a section from the time when the setting maximum value is first calculated to the time when the control amount target value changes. Hunting frequency (HUMP) This is the number of times that the upper / lower limit value at the time of stabilization is exceeded in the section from the end of the undershoot amount calculation section to the change of the control amount target value. Error area ratio (ERROR) After the control amount reaches the defined ratio (START) of the control target value,
In the section up to the end of the control, it is calculated from the following equation. Error area ratio = Σ (control amount-control target value) 2 / section time Rise time (STAND) After the control amount reaches a predetermined value (predefined: constant), until the control amount reaches the control target value for the first time It's time. The performance evaluation value is calculated by the following equation (4). Performance evaluation value = Σ (target value−index value) 2 × gain (Equation (4)) The target value and gain for each index are set in advance. The index that could not be calculated is assumed to be [0] and the equation (4) is calculated.

【0030】制御知識作成機能(G2)は、以下の手順
で制御知識を作成する。 性能評価値が,最も小さなもの(DATA−g)を選
ぶ.そのときの性能評価値をαとする。 性能評価値がα+δ以上のもので、最小のもの(DA
TA−b)を選ぶ。尚、δは定数であり、予め設定して
おくものとする。DATA-bとして性能評価値が最大のもの
を選択しないのは、プラントを含めたシステムに異常が
発生している状態でのデータを登録しないためである。
システムが正常な範囲で、しかも最良の制御状態よりは
制御状態は悪いが、悪すぎるほどのものではないものを
DATA-bとして登録するのである。このようにすることに
よって、制御知識による操作量の修正が適切なものにな
る。 FF知識=UDATA-gとする。 FB知識の算出に際しては、補正関数F()を以下の
手順で算出する。 i)差分成分βを計算する。 β=Yg−Yb OUT=Ug−Ub ii)βの微分(dβ),積分(iβ),2階微分(dd
β)成分を計算する。尚、入力信号としてβ,dβ,d
dβ,iβ,出力信号としてOUTからなる教師データ
とする。すなわち、補正関数F()への入力はβ,d
β,ddβ,iβであり、出力はUg−Ubである。 iii)補正関数F()を以下の手順によりファジイルール
推論にて記述する。尚、入出力信号に対するMF数(奇
数)はあらかじめ設定されているものとする。 1)入出力データよりそれぞれの最大値/最小値を取得
する。 2)最大値と最小値の間を定義されているMF数で等分
し、MFを定義する。 3)入出力データとそれに対応するMFの一致度を算出
する。 4)一致度が最大となるMFの組を規則として作成す
る。一致度の積をその規則の重みとして登録する。 5)一致度が等しいMFは、データが最大値に近いとき
はより小さいMF、最小値に近いときはより大きいMF
を採用する。 6)3,4,5をすべての入出力データについてで実行
する。 7)前件/後件部が同じ規則が発生した場合、重みを一
致度が大きい方に更新する。 8)前件部が同一の規則が発生した場合、重みが小さい
方を削除する。 9)作成終了後に、後件部のMFの幅を0に変更する
(シングルトン)。
The control knowledge creation function (G2) creates control knowledge in the following procedure. The one with the smallest performance evaluation value (DATA-g) is selected. The performance evaluation value at that time is defined as α. The performance evaluation value is α + δ or more, and the minimum value (DA
Select TA-b). Here, δ is a constant and is set in advance. The reason why the performance evaluation value with the largest performance evaluation value is not selected as DATA-b is that data in a state where an error has occurred in the system including the plant is not registered.
If the system is in the normal range and has poorer control than the best control, but not too bad
Register as DATA-b. By doing so, the correction of the operation amount by the control knowledge becomes appropriate. FF knowledge = U DATA-g . When calculating the FB knowledge, the correction function F () is calculated according to the following procedure. i) Calculate the difference component β. β = Yg−Yb OUT = Ug−Ub ii) Differentiation of β (dβ), integral (iβ), second derivative (dd)
β) Calculate the component. Note that β, dβ, d
dβ, iβ, and teacher data consisting of OUT as an output signal. That is, the input to the correction function F () is β, d
β, ddβ, iβ, and the output is Ug-Ub. iii) The correction function F () is described by fuzzy rule inference according to the following procedure. It is assumed that the number of MFs (odd number) for input / output signals is set in advance. 1) Acquire maximum / minimum values from input / output data. 2) The MF is defined by equally dividing the range between the maximum value and the minimum value by the defined number of MFs. 3) Calculate the degree of coincidence between the input / output data and the corresponding MF. 4) A set of MFs with the highest degree of coincidence is created as a rule. The product of the degree of coincidence is registered as the weight of the rule. 5) MFs with the same degree of coincidence are smaller MF when data is close to the maximum value, and larger MF when data is close to the minimum value.
Is adopted. 6) Execute 3, 4, and 5 for all input / output data. 7) If a rule with the same antecedent / consequent part occurs, the weight is updated to the one with the greater degree of coincidence. 8) If a rule with the same antecedent occurs, delete the rule with the smaller weight. 9) After the creation is completed, change the MF width of the consequent part to 0
(Singleton).

【0031】具体的な一例として、偏差(β),偏差微
分(dβ)を入力とし、操作量差分(Ug−Ub)を出
力とする2入力1出力の場合を以下に示す。 入力:x1 定義MF数:3 最大値:10 最小値:−10 x2 定義MF数:3 最大値:10 最小値:0 出力:y 定義MF数:3 最大値:5 最小値:−5
As a specific example, a case of two inputs and one output in which the deviation (β) and the deviation derivative (dβ) are input and the operation amount difference (Ug-Ub) is output will be described below. Input: x1 Defined MF number: 3 Maximum value: 10 Minimum value: -10 x2 Defined MF number: 3 Maximum value: 10 Minimum value: 0 Output: y Definition MF number: 3 Maximum value: 5 Minimum value: -5

【0032】この場合に定義されるMFは図9及び図1
0に示される。 入出力データ A:x1=7.50, x2=5.00, y=5.00 → A11(x1)=0.00, A12(x1)=0.25, A13(x1)=0.75 A21(x2)=0.00, A22(x2)=1.00, A23(x2)=0.00 Ay1(y) =0.00, Ay2(y) =0.00, Ay3(y) =1.00 → IF x1=A13 & x2=A22 THEN y=Ay3 Weight=A13(x1)・A22(x2)・Ay3(y)=0.75 B:x1=7.50, x2=2.50, y=1.25 → A11(x1)=0.00, A12(x1)=0.25, A13(x1)=0.75 A21(x2)=0.50, A22(x2)=0.50, A23(x2)=0.00 Ay1(y) =0.00, Ay2(y) =0.75, Ay3(y) =0.25 → IF x1=A13 & x2=A22 THEN y=Ay2 Weight=A13(x1)・A22(x2)・Ay2(y)=0.28125 入出力データAで作成された規則AとBで作成された規
則Bは前件部が同一となる。この場合、重みは規則Aの
方が大きいため、規則Bは削除する。
The MF defined in this case is shown in FIG. 9 and FIG.
0 is shown. Input / output data A: x1 = 7.50, x2 = 5.00, y = 5.00 → A11 (x1) = 0.00, A12 (x1) = 0.25, A13 (x1) = 0.75 A21 (x2) = 0.00, A22 (x2) = 1.00 , A23 (x2) = 0.00 Ay1 (y) = 0.00, Ay2 (y) = 0.00, Ay3 (y) = 1.00 → IF x1 = A13 & x2 = A22 THEN y = Ay3 Weight = A13 (x1) ・ A22 (x2 Ay3 (y) = 0.75 B: x1 = 7.50, x2 = 2.50, y = 1.25 → A11 (x1) = 0.00, A12 (x1) = 0.25, A13 (x1) = 0.75 A21 (x2) = 0.50, A22 (x2) = 0.50, A23 (x2) = 0.00 Ay1 (y) = 0.00, Ay2 (y) = 0.75, Ay3 (y) = 0.25 → IF x1 = A13 & x2 = A22 THEN y = Ay2 Weight = A13 (x1 ) .A22 (x2) .Ay2 (y) = 0.28125 Rule A created with input / output data A and rule B created with B have the same antecedent part. In this case, since the weight of the rule A is larger, the rule B is deleted.

【0033】具体的な他の一例として、偏差(β),偏
差微分(dβ),偏差2階微分(ddβ),偏差積分
(iβ)を入力とし、操作量差分(Ug−Ub)を出力
とする4入力1出力の場合のファジイルールのデータ構
造は図11に示されており、またルール例は図12〜図
14に示されている。
As another specific example, a deviation (β), a deviation derivative (dβ), a deviation second derivative (ddβ), and a deviation integral (iβ) are input, and an operation amount difference (Ug−Ub) is output. The data structure of the fuzzy rule in the case of four inputs and one output is shown in FIG. 11, and examples of the rules are shown in FIGS.

【0034】尚、図11に示されるデータ構造におい
て、「;ルール定義」に続く数字「10」はルール数で
あり、それに続く記号列「N:N:*:P;OUT1」
は、 IF IN0=N and IN1=N and 1IN2=* and IN3=P then OUT=OUT1 を意味している。但し、「*」はDon´t Care
を意味している。
In the data structure shown in FIG. 11, the numeral "10" following "; rule definition" is the number of rules, and the symbol string "N: N: *: P; OUT1" following it.
Means IF IN0 = N and IN1 = N and 1IN2 = * and IN3 = P then OUT = OUT1. However, "*" indicates Don't Care
Means

【0035】次に、知識修正機能について説明する。知
識の修正は,知識を用いて得られた制御結果の制御性能
に応じて以下に記す2種類の修正方法(ステップ150
5またはステップ1506)が使い分けられる(図15
参照)。
Next, the knowledge correction function will be described. The correction of the knowledge is performed in accordance with the following two types of correction methods (step 150) according to the control performance of the control result obtained using the knowledge.
5 or step 1506) (FIG. 15)
reference).

【0036】すなわち、図15において処理が開始され
ると、前記生成された知識データを用いて当該プラント
が制御され、それに伴い、制御量並びに操作量に関する
時系列データが再取得される(ステップ1501)。そ
の後、再取得された時系列データで示される制御状態に
ついての評価が行われる(ステップ1502)。ここ
で、今回の評価結果が当該プラントに要求されるスペッ
クより良好であれば(ステップ1503YES)、その
まま次回の製造への移行が行われる(ステップ150
7)。これに対して、今回の評価結果が要求スペックよ
りも悪く(ステップ1503NO)、しかも得られた制
御性能が過去の最良のデータの制御性能よりも悪ければ
(ステップ1504NO)、得られた制御データと,過
去の最良の制御データを用いて、制御知識の内FB知識
を作成する(ステップ1506)。他方、得られた制御
性能が知識作成時に使用した最良のデータの制御性能と
同等であれば(ステップ1504YES)、得られた制
御データの制御量データを精度の点で更に良くなるよう
に変更する(ステップ1505)。以後、変更されたデ
ータを参照軌道として次回の制御に用いる。尚、上記の
変更方法としては、制御量が初めて目標値に到達した部
分を検出し、数式(5)に従って整定域でのハンチング
成分を修正することにより行われる。 Y1=制御量+偏差×θ …数式(5)
That is, when the process is started in FIG. 15, the plant is controlled using the generated knowledge data, and accordingly, the time series data relating to the control amount and the operation amount is reacquired (step 1501). ). Thereafter, the control state indicated by the reacquired time-series data is evaluated (step 1502). Here, if the current evaluation result is better than the specifications required for the plant (step 1503 YES), the shift to the next production is performed as it is (step 150).
7). On the other hand, if the current evaluation result is worse than the required specification (NO in step 1503), and if the obtained control performance is worse than the control performance of the past best data (NO in step 1504), the obtained control data FB knowledge is created from among the control knowledge using the best control data in the past (step 1506). On the other hand, if the obtained control performance is equivalent to the control performance of the best data used at the time of creating the knowledge (YES in step 1504), the control amount data of the obtained control data is changed so as to further improve the accuracy. (Step 1505). Thereafter, the changed data is used as a reference trajectory for the next control. Note that the above-described changing method is performed by detecting a portion where the control amount reaches the target value for the first time, and correcting the hunting component in the settling range according to Expression (5). Y1 = Control amount + Deviation × θ Expression (5)

【0037】自動制御機能(G3)は、図16に示され
る構造を有するものであり、フィードフォワード部(F
F)とフィードバック部(FB)とが含まれている。こ
の自動制御機能の処理フローを図17に示す。
The automatic control function (G3) has the structure shown in FIG.
F) and a feedback section (FB). FIG. 17 shows a processing flow of this automatic control function.

【0038】同図において、処理が開始されると、品種
名の設定処理(ステップ1701)及び制御知識の読み
込み処理(ステップ1702)を行った後、センサ信号
の読み込みを行いつつ(ステップ1703)、起動信号
がオンされるのを待機する(ステップ1704)。この
状態において、起動信号がオンされると(ステップ17
04YES)、FF操作量の読みだし処理(ステップ1
705)、目標(Y REF)の読み出し処理(ステップ1
706)及びFB操作量の算出処理(ステップ170
7)を順に行った後、それらに基づき操作量(=FF操
作量+FB操作量)を求め(ステップ1707)、これ
をプラントに対して印加する(ステップ1709)。以
後、異常の処理(ステップ1705〜1709)が繰り
返されることとなる。
In the figure, when the process is started, after the process of setting the type (step 1701) and the process of reading control knowledge (step 1702), the sensor signal is read (step 1703). It waits for the activation signal to be turned on (step 1704). In this state, when the start signal is turned on (step 17).
04YES), FF operation amount read processing (step 1)
705), target (Y REF) read processing (step 1)
706) and FB operation amount calculation processing (step 170)
After performing 7) in order, an operation amount (= FF operation amount + FB operation amount) is obtained based on them (Step 1707), and is applied to the plant (Step 1709). Thereafter, the processing of the abnormality (steps 1705 to 1709) is repeated.

【0039】[0039]

【発明の効果】この発明によれば、外乱等により手動修
正を加味しない限り自動制御系が所期の性能を発揮し得
ない場合に、手動修正の負担を軽減或いは皆無ならしめ
るに必要な制御知識を学習機能を用いて自動的に生成す
ることができる。
According to the present invention, when the automatic control system cannot exhibit the expected performance unless manual correction is added due to disturbance or the like, the control required to reduce or eliminate the burden of manual correction is eliminated. Knowledge can be automatically generated using a learning function.

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

【図1】制御知識作成処理の概略を示すフローチャート
である。
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a control knowledge creation process.

【図2】制御結果と操作量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a control result and an operation amount.

【図3】制御量及び操作量のそれぞれについて制御状態
の良い場合と悪い場合との差分成文を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a difference sentence between a case where a control state is good and a case where a control state is bad for each of a control amount and an operation amount.

【図4】ジャケットタンクの温度制御システムのハード
ウェア構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a jacket tank temperature control system.

【図5】外温設定値の補正器の機能構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of an external temperature set value corrector.

【図6】目標性能設定のための設定画面例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a setting screen for setting a target performance.

【図7】データ取得機能における入出力信号の一覧を表
にして示す図である。
FIG. 7 is a table showing a list of input / output signals in a data acquisition function.

【図8】データ取得機能における信号の変域の一覧を表
にして示す図である。
FIG. 8 is a table showing a list of signal variations in a data acquisition function.

【図9】定義されるメンバーシップ関数の初期形状を示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an initial shape of a defined membership function.

【図10】定義されるメンバーシップ関数の最終形を示
すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the final form of a defined membership function.

【図11】FB知識の補正関数のデータ構造を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram illustrating a data structure of a correction function of FB knowledge.

【図12】制御知識を構成するファジイルールの一例を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a fuzzy rule constituting control knowledge.

【図13】図12に示されるルールの意味を説明するグ
ラフである。
FIG. 13 is a graph illustrating the meaning of the rule shown in FIG.

【図14】図12に示されるルールの意味を説明するグ
ラフである。
FIG. 14 is a graph illustrating the meaning of the rule shown in FIG.

【図15】制御知識を用いた運転時の処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a process at the time of operation using control knowledge.

【図16】自動制御部の構造を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram illustrating a structure of an automatic control unit.

【図17】自動制御機能の内容を示すフローチャートで
ある。
FIG. 17 is a flowchart showing the contents of an automatic control function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A ジャケットタンク B モーター C 既存システム D 内温制御用の調節計1 E 外温度制御用の調節計2 F 工程管理部 G 外温設定器の補正器 G1 データ取得機能 G2 制御知識作成機能 G3 自動制御機能 DB データベース A Jacket tank B Motor C Existing system D Controller for internal temperature control 1 E Controller for external temperature control 2 F Process control section G Corrector for external temperature setting device G1 Data acquisition function G2 Control knowledge creation function G3 Automatic control Function DB database

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−127705(JP,A) 特開 平6−214611(JP,A) 特開 平1−217601(JP,A) 特開 平7−210585(JP,A) 特開 昭62−42202(JP,A) 特開 平4−302305(JP,A) 特開 平4−303202(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 13/00 - 13/04 G05B 9/02 G05B 23/02 G06F 9/44 554 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-127705 (JP, A) JP-A-6-214611 (JP, A) JP-A-1-217601 (JP, A) JP-A-7-210585 (JP) , A) JP-A-62-42202 (JP, A) JP-A-4-302305 (JP, A) JP-A-4-303202 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB G05B 13/00-13/04 G05B 9/02 G05B 23/02 G06F 9/44 554

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラントの状態に応じた操作量をプラン
トに加えることによりプラントを制御する制御システム
において、 プラントを試行制御した際のプラントへの操作量並びに
プラントの制御量に関する時系列データを取得する時系
列データ取得ステップと、 前記取得された時系列データに基いて制御状態の良否を
評価する制御状態評価ステップと、 前記制御状態評価ステップにおいて良い評価が得られた
時系列データ(DATA−g)と悪い評価が得られた時
系列データ(DATA−b)とを前記時系列データ中か
ら抽出する時系列データ抽出ステップと、 前記時系列データ抽出ステップによって抽出された評価
の良い時系列データ(DATA−g)と評価の悪い時系
列データ(DATA−b)とに基いて制御量を悪い状態
から良い状態に修正するための操作量を求めるための知
識データを生成する知識データ生成ステップと、 を具備することを特徴とする制御知識生成方法。
1. A control system for controlling a plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant, wherein time series data on the operation amount to the plant and the control amount of the plant when trial-controlling the plant is acquired. Time series data acquisition step, a control state evaluation step of evaluating the quality of the control state based on the acquired time series data, and a time series data (DATA-g) obtained in the control state evaluation step. ) And time-series data (DATA-b) with bad evaluation obtained from the time-series data, and time-series data with good evaluation extracted by the time-series data extraction step ( Based on DATA-g) and the time series data (DATA-b) with poor evaluation, the control amount is changed from bad to good. Control knowledge generation method characterized by comprising: a knowledge data generation step of generating a knowledge data for determining the manipulated variable to correct the.
【請求項2】 プラントの状態に応じた操作量をプラン
トに加えることによりプラントを制御する制御システム
において、 プラントを試行制御した際のプラントへの操作量並びに
プラントの制御量に関する時系列データを取得する時系
列データ取得ステップと、 前記取得された時系列データに基いて制御状態の良否を
評価する制御状態評価ステップと、 前記制御状態評価ステップにおいて良い評価が得られた
時系列データ(DATA−g)と悪い評価が得られた時
系列データ(DATA−b)とを前記時系列データ中か
ら抽出する時系列データ抽出ステップと、 前記時系列データ抽出ステップによって抽出された評価
の良い時系列データ(DATA−g)と評価の悪い時系
列データ(DATA−b)とに基いて制御量を悪い状態
から良い状態に修正するための操作量を求めるための知
識データを生成する知識データ生成ステップと、 前記生成された知識データを用いて前記プラントを制御
して制御量並びに操作量に関する時系列データを再取得
する時系列データ再取得ステップと、 前記再取得された時系列データで示される制御状態を評
価し、その評価値が前記評価の良い時系列データ(DA
TA−g)よりもさらに良い場合には、前記再取得され
た時系列データをそれまでに良い評価とされていた時系
列データ(DATA−g)の代わりに用いて知識データ
を再生成するステップと、 を具備することを特徴とする制御知識生成方法。
2. A control system for controlling a plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant, wherein time series data on the operation amount to the plant and the control amount of the plant when the plant is trial-controlled are acquired. Time series data acquisition step, a control state evaluation step of evaluating the quality of the control state based on the acquired time series data, and a time series data (DATA-g) obtained in the control state evaluation step. ) And time-series data (DATA-b) with bad evaluation obtained from the time-series data, and time-series data with good evaluation extracted by the time-series data extraction step ( Based on DATA-g) and the time series data (DATA-b) with poor evaluation, the control amount is changed from bad to good. A knowledge data generating step of generating knowledge data for obtaining an operation amount for correcting the operation amount, and re-acquiring time-series data relating to the control amount and the operation amount by controlling the plant using the generated knowledge data. A time-series data reacquisition step, and evaluating a control state indicated by the reacquired time-series data, wherein the evaluation value is a time-series data (DA
TA-g), regenerating the knowledge data by using the re-acquired time-series data instead of the time-series data (DATA-g) which has been evaluated as good until then. A control knowledge generating method, comprising:
【請求項3】 前記知識データは、評価の良い時系列デ
ータ(DATA−g)中の制御量の時系列データと評価
の悪い時系列データ(DATA−b)中の制御量の時系
列データとの差のデータと、評価の良い時系列データ
(DATA−g)中の操作量と評価の悪い時系列データ
(DATA−b)中の操作量との差のデータとに基いて
作成されたファジイルールであることを特徴とする請求
項1若しくは請求項2に記載の制御知識生成方法。
3. The knowledge data includes time-series data of a control amount in time-series data (DATA-g) with good evaluation and time-series data of control amount in time-series data (DATA-b) with poor evaluation. Fuzzy data created based on the difference data between the operation amount in the time series data with good evaluation (DATA-g) and the operation amount in the time series data (DATA-b) with poor evaluation. 3. The control knowledge generation method according to claim 1, wherein the control knowledge is a rule.
【請求項4】 前記プラントが、ジャケットタンクと温
度制御装置とからなるシステムであり、前記制御量が前
記ジャケットタンクの内温と外温であり、前記操作量が
外温設定値であることを特徴とする請求項1乃至請求項
3のいずれかに記載の制御知識生成方法。
4. The system according to claim 1, wherein the plant is a system including a jacket tank and a temperature control device, wherein the controlled variable is an internal temperature and an external temperature of the jacket tank, and the manipulated variable is an external temperature set value. The control knowledge generation method according to claim 1, wherein:
【請求項5】 プラントの状態に応じた操作量をプラン
トに加えることによりプラントを制御する制御システム
において、 プラントを試行制御した際のプラントへの操作量並びに
プラントの制御量に関する時系列データを取得する時系
列データ取得手段と、 前記取得された時系列データに基いて制御状態の良否を
評価する制御状態評価手段と、 前記制御状態評価手段において良い評価が得られた時系
列データ(DATA−g)と悪い評価が得られた時系列
データ(DATA−b)とを前記時系列データ中から抽
出する時系列データ抽出手段と、 前記時系列データ抽出手段によって抽出された評価の良
い時系列データ(DATA−g)と評価の悪い時系列デ
ータ(DATA−b)とに基いて制御量を悪い状態から
良い状態に修正するための操作量を求めるための知識デ
ータを生成する知識データ生成手段と、 を具備することを特徴とする制御知識生成装置。
5. A control system for controlling a plant by adding an operation amount according to the state of the plant to the plant, wherein time series data on the operation amount to the plant and the control amount of the plant when the plant is trial-controlled are acquired. Time-series data acquisition means, control-state evaluation means for evaluating the quality of the control state based on the acquired time-series data, and time-series data (DATA-g) obtained by the control state evaluation means. ) And time-series data (DATA-b) obtained with a bad evaluation from the time-series data, and time-series data with good evaluation extracted by the time-series data extraction means (DATA-b). An operation for correcting the control amount from a bad state to a good state based on DATA-g) and time-series data (DATA-b) with poor evaluation. Control knowledge generating apparatus characterized by comprising a knowledge data generating means for generating a knowledge data for determining the amount of a.
【請求項6】 プラントの状態に応じた操作量をプラン
トに加えることによりプラントを制御する制御システム
において、 プラントを試行制御した際のプラントへの操作量並びに
プラントの制御量に関する時系列データを取得する時系
列データ取得手段と、 前記取得された時系列データに基いて制御状態の良否を
評価する制御状態評価手段と、 前記制御状態評価手段において良い評価が得られた時系
列データ(DATA−g)と悪い評価が得られた時系列
データ(DATA−b)とを前記時系列データ中から抽
出する時系列データ抽出手段と、 前記時系列データ抽出手段によって抽出された評価の良
い時系列データ(DATA−g)と評価の悪い時系列デ
ータ(DATA−b)とに基いて制御量を悪い状態から
良い状態に修正するための操作量を求めるための知識デ
ータを生成する知識データ生成手段と、 前記生成された知識データを用いて前記プラントを制御
して制御量並びに操作量に関する時系列データを再取得
する時系列データ再取得手段と、 前記再取得された時系列データで示される制御状態を評
価し、その評価値が前記評価の良い時系列データ(DA
TA−g)よりもさらに良い場合には、前記再取得され
た時系列データをそれまでに良い評価とされていた時系
列データ(DATA−g)の代わりに用いて知識データ
を再生成する手段と、 を具備することを特徴とする制御知識生成装置。
6. A control system for controlling a plant by adding an operation amount according to a state of the plant to the plant, wherein time series data relating to the operation amount to the plant and the control amount of the plant when the plant is trial-controlled are acquired. Time-series data acquisition means, control-state evaluation means for evaluating the quality of the control state based on the acquired time-series data, and time-series data (DATA-g) obtained by the control state evaluation means. ) And time-series data (DATA-b) obtained with a bad evaluation from the time-series data, and time-series data with good evaluation extracted by the time-series data extraction means (DATA-b). An operation for correcting the control amount from a bad state to a good state based on DATA-g) and time-series data (DATA-b) with poor evaluation. Knowledge data generating means for generating knowledge data for obtaining an amount; time-series data re-acquiring means for controlling the plant using the generated knowledge data to re-acquire time-series data relating to a control amount and an operation amount And the control state indicated by the reacquired time-series data is evaluated, and the evaluation value is evaluated as the time-series data (DA
TA-g), means for regenerating knowledge data by using the re-acquired time-series data instead of the time-series data (DATA-g) which had been evaluated as good until then. A control knowledge generation device, comprising:
【請求項7】 前記知識データは、評価の良い時系列デ
ータ(DATA−g)中の制御量の時系列データと評価
の悪い時系列データ(DATA−b)中の制御量の時系
列データとの差のデータと、評価の良い時系列データ
(DATA−g)中の操作量と評価の悪い時系列データ
(DATA−b)中の操作量との差のデータとに基いて
作成されたファジイルールであることを特徴とする請求
項5若しくは請求項6に記載の制御知識生成装置。
7. The knowledge data includes time series data of a control amount in time series data with good evaluation (DATA-g) and time series data of control amount in time series data (DATA-b) with poor evaluation. Fuzzy data created based on the difference data between the operation amount in the time series data with good evaluation (DATA-g) and the operation amount in the time series data (DATA-b) with poor evaluation. The control knowledge generating device according to claim 5, wherein the control knowledge generating device is a rule.
【請求項8】 前記プラントが、ジャケットタンクと温
度制御装置とからなるシステムであり、前記制御量が前
記ジャケットタンクの内温と外温であり、前記操作量が
外温設定値であることを特徴とする請求項5乃至請求項
7のいずれかに記載の制御知識生成装置。
8. The system according to claim 1, wherein the plant is a system including a jacket tank and a temperature control device, wherein the controlled variable is an internal temperature and an external temperature of the jacket tank, and the manipulated variable is an external temperature set value. The control knowledge generation device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that:
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