JP3468816B2 - 冷暖房調節装置 - Google Patents
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- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置（ｕｎｉ
ｔｅ ｄｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｅｍｅｎｔ）によっ
て冷暖房される固定された場所又は移動する場所の冷暖
房調節装置（ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆ ｄｅ ｒｅｇｕｌ
ａｔｉｏｎ ｄｅ ｃｌｉｍａｔｉｓａｔｉｏｎ）に関
する。
ｔｅ ｄｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｎｅｍｅｎｔ）によっ
て冷暖房される固定された場所又は移動する場所の冷暖
房調節装置（ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆ ｄｅ ｒｅｇｕｌ
ａｔｉｏｎ ｄｅ ｃｌｉｍａｔｉｓａｔｉｏｎ）に関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】冷暖房
調節は、ある場所内の温度を目標温度に従って制御でき
なければならない。該調節はまた、冷暖房の正規運転状
態を迅速に実現させることができなければならない。例
えば、鉄道車両の冷暖房の調節は、冷暖房を迅速に開始
させ、次いで乗客にとって快適な一定温度を維持させる
ことができなければならない。
調節は、ある場所内の温度を目標温度に従って制御でき
なければならない。該調節はまた、冷暖房の正規運転状
態を迅速に実現させることができなければならない。例
えば、鉄道車両の冷暖房の調節は、冷暖房を迅速に開始
させ、次いで乗客にとって快適な一定温度を維持させる
ことができなければならない。
【０００３】冷暖房の調節はしばしば、比例−積分−微
分動作（ａｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｎｅｌｌ
ｅ−Ｉｎｔｅｇｒａｌｅ−Ｄｅｒｉｖｅｅ＝ＰＩＤ）シ
ステムによって行われるが、該システムは、特に鉄道分
野では、完全な満足を与えるものではない。実際、目標
温度と外部温度との差が大きい場合には、ＰＩＤ型調節
では正規運転状態に到達するまでの時間が長すぎ、エネ
ルギ消費が大きすぎる。通常は、始動時に目標値を過度
に上回るためエネルギが無駄に消費され且つ温度が安定
するまでの時間がかかり過ぎるか、又は目標値を上回る
ことはないが目標値に到達するまでの時間がかかり過ぎ
るという事態が生じる。
分動作（ａｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｎｅｌｌ
ｅ−Ｉｎｔｅｇｒａｌｅ−Ｄｅｒｉｖｅｅ＝ＰＩＤ）シ
ステムによって行われるが、該システムは、特に鉄道分
野では、完全な満足を与えるものではない。実際、目標
温度と外部温度との差が大きい場合には、ＰＩＤ型調節
では正規運転状態に到達するまでの時間が長すぎ、エネ
ルギ消費が大きすぎる。通常は、始動時に目標値を過度
に上回るためエネルギが無駄に消費され且つ温度が安定
するまでの時間がかかり過ぎるか、又は目標値を上回る
ことはないが目標値に到達するまでの時間がかかり過ぎ
るという事態が生じる。
【０００４】実際には、積分動作の飽和現象と微分動作
の調節の問題とのバランスが最良になるように、車両へ
の設置の前にＰＩＤシステムの係数を手動で調整する。
の調節の問題とのバランスが最良になるように、車両へ
の設置の前にＰＩＤシステムの係数を手動で調整する。
【０００５】ＰＩＤ型システムに基づく冷暖房調節は、
重くて調整の難しい構造につながる多くの概念的手法
（ａｒｔｉｆｉｃｅ ｄｅ ｃｏｎｃｅｐｔｉｔｏｎ）
（積分動作の不飽和、作動中の調節装置の係数変更）を
使用するにもかかわらず、目標値を上回らずに正規運転
状態を迅速に実現するという機能を全うしない。この問
題は、冷暖房装置の平均運転状態（ｆｏｎｃｔｉｏｎｎ
ｅｍｅｎｔ ｍｏｙｅｎ）がシステムの非線形（温度の
上昇フェーズと下降フェーズとの間の大きな動的な差）
に関連する場所では特に顕著である。ＰＩＤ調節装置で
は前記非線形を考慮することができない。
重くて調整の難しい構造につながる多くの概念的手法
（ａｒｔｉｆｉｃｅ ｄｅ ｃｏｎｃｅｐｔｉｔｏｎ）
（積分動作の不飽和、作動中の調節装置の係数変更）を
使用するにもかかわらず、目標値を上回らずに正規運転
状態を迅速に実現するという機能を全うしない。この問
題は、冷暖房装置の平均運転状態（ｆｏｎｃｔｉｏｎｎ
ｅｍｅｎｔ ｍｏｙｅｎ）がシステムの非線形（温度の
上昇フェーズと下降フェーズとの間の大きな動的な差）
に関連する場所では特に顕著である。ＰＩＤ調節装置で
は前記非線形を考慮することができない。
【０００６】本発明は、システムの機能をより良く考慮
することができる調節方法を使用して前述の欠点を解消
する。本発明が使用する調節方法は、制御すべきプロセ
ス（ｐｒｏｃｅｓｓｕｓ）の認識（ｃｏｎｎａｉｓｓａ
ｎｃｅ）を直接介入させることを可能にする内部モデル
によって制御が行われるタイプの調節である。該システ
ムは、計算機を使用して冷暖房システムの機能をシミュ
レートすることを可能にすると共に、調節装置の構造の
調整及び調節装置のパラメータの計算を可能にする。
することができる調節方法を使用して前述の欠点を解消
する。本発明が使用する調節方法は、制御すべきプロセ
ス（ｐｒｏｃｅｓｓｕｓ）の認識（ｃｏｎｎａｉｓｓａ
ｎｃｅ）を直接介入させることを可能にする内部モデル
によって制御が行われるタイプの調節である。該システ
ムは、計算機を使用して冷暖房システムの機能をシミュ
レートすることを可能にすると共に、調節装置の構造の
調整及び調節装置のパラメータの計算を可能にする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、温度目
標値と当該場所の温度を表す値とを入力に受け取る補正
器（ｃｏｒｒｅｃｔｅｕｒ）によって制御される空気調
和装置で冷暖房される固定された場所又は移動する場所
の冷暖房調節装置であって、空気調和装置と当該場所と
を含む全体の非線形非定常シミュレーション装置を含む
ことを特徴とする冷暖房調節装置を提供することにあ
る。
標値と当該場所の温度を表す値とを入力に受け取る補正
器（ｃｏｒｒｅｃｔｅｕｒ）によって制御される空気調
和装置で冷暖房される固定された場所又は移動する場所
の冷暖房調節装置であって、空気調和装置と当該場所と
を含む全体の非線形非定常シミュレーション装置を含む
ことを特徴とする冷暖房調節装置を提供することにあ
る。
【０００８】前記シミュレーション装置は、有利には、
当該場所の温度の上昇フェーズ及び下降フェーズに自動
的に適応させる手段を含む。
当該場所の温度の上昇フェーズ及び下降フェーズに自動
的に適応させる手段を含む。
【０００９】該シミュレーション装置は静定利得Ｇ及び
温度定数τといったパラメータを有し、微分方程式Ｇ．
ｅ＝ｓ＋（τ（ｄｓ／ｄｔ））を満たすようにシミュレ
ーション装置の励起ｅとその応答ｓとの間の誤差Δに逆
比例して変化する前記パラメータの組み合わせによって
自動的に適応する。前記式中、Ｇ＝１／（ａ＋ｂΔ）、
τ＝１／（ｃ＋ｄΔ）、Δ＝｜ｓ−ｅ｜であり、ａ、
ｂ、ｃ及びｄはシステムの識別（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ
ｔｉｏｎ）時に決定される係数である。
温度定数τといったパラメータを有し、微分方程式Ｇ．
ｅ＝ｓ＋（τ（ｄｓ／ｄｔ））を満たすようにシミュレ
ーション装置の励起ｅとその応答ｓとの間の誤差Δに逆
比例して変化する前記パラメータの組み合わせによって
自動的に適応する。前記式中、Ｇ＝１／（ａ＋ｂΔ）、
τ＝１／（ｃ＋ｄΔ）、Δ＝｜ｓ−ｅ｜であり、ａ、
ｂ、ｃ及びｄはシステムの識別（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ
ｔｉｏｎ）時に決定される係数である。
【００１０】前記シミュレーション装置は、空気調和装
置のモデルと場所のモデルとを含み得る。
置のモデルと場所のモデルとを含み得る。
【００１１】空気調和装置は新しい空気を吸い込み、該
空気は冷却又は加熱されて当該場所に吐き出される。該
場所は、空気を外部に排出させる出口と、空気調和装置
によって再吸入される空気の出口とを備えている。
空気は冷却又は加熱されて当該場所に吐き出される。該
場所は、空気を外部に排出させる出口と、空気調和装置
によって再吸入される空気の出口とを備えている。
【００１２】補正器は新しい空気の温度を表す値を受け
取り、制御信号を空気調和装置とそのモデルとに同時に
送出する。
取り、制御信号を空気調和装置とそのモデルとに同時に
送出する。
【００１３】空気調和装置のモデルは、吹き出し空気推
算温度信号を送出する。
算温度信号を送出する。
【００１４】場所のモデルは、測定された吹き出し空気
温度に基づいて推算された再吸入空気温度を表す信号を
送出する。
温度に基づいて推算された再吸入空気温度を表す信号を
送出する。
【００１５】第１の比較器は２つの入力のうちの１つに
前述の再吸入空気推算温度信号を受け取り、第２の入力
に当該場所内の再吸入空気温度を表す信号を受け取る。
該第１の比較器は、入力に受け取った信号の差を構成す
る出力信号を送出する。
前述の再吸入空気推算温度信号を受け取り、第２の入力
に当該場所内の再吸入空気温度を表す信号を受け取る。
該第１の比較器は、入力に受け取った信号の差を構成す
る出力信号を送出する。
【００１６】空気調和装置のモデルはやはり、再吸入空
気温度を表す前述の信号を受け取る。
気温度を表す前述の信号を受け取る。
【００１７】第２の比較器は、第１の入力に吹き出し空
気推算温度信号を受け取り且つ第２の入力に当該場所内
の吹き出し空気温度を表す信号を受け取ることができ、
これらの入力信号の差を表す信号を補正器に送る。
気推算温度信号を受け取り且つ第２の入力に当該場所内
の吹き出し空気温度を表す信号を受け取ることができ、
これらの入力信号の差を表す信号を補正器に送る。
【００１８】補正器は第３の比較器を含み得る。該比較
器は、温度目標値と、当該場所の温度及び推定温度の差
を表す値とを入力に受け取り、出力信号を第１の計算装
置に送る。該第１の計算装置は出力信号を比較器の入力
の１つに送り、該比較器は第２の入力に第２の比較器か
ら送出された信号を受け取って第２の計算装置に信号を
送り、該第２の計算装置は前記制御信号を送出する。
器は、温度目標値と、当該場所の温度及び推定温度の差
を表す値とを入力に受け取り、出力信号を第１の計算装
置に送る。該第１の計算装置は出力信号を比較器の入力
の１つに送り、該比較器は第２の入力に第２の比較器か
ら送出された信号を受け取って第２の計算装置に信号を
送り、該第２の計算装置は前記制御信号を送出する。
【００１９】本発明の別の目的は、冷暖房すべき実のシ
ステムと冷暖房調節装置の調整に使用された実験システ
ムとが不適合の場合でも、所定の性能レベルを保証する
ことにある。
ステムと冷暖房調節装置の調整に使用された実験システ
ムとが不適合の場合でも、所定の性能レベルを保証する
ことにある。
【００２０】従って本発明は、プロセス及びプロセスの
モデルの制御信号の振幅の制限を考慮するように飽和を
管理する手段を含むことを特徴とする冷暖房調節装置も
提供する。
モデルの制御信号の振幅の制限を考慮するように飽和を
管理する手段を含むことを特徴とする冷暖房調節装置も
提供する。
【００２１】
【実施例】本発明、その利点及び特徴は、添付図面に基
づく以下の非限定的実施例の説明を通してより明らかに
されよう。
づく以下の非限定的実施例の説明を通してより明らかに
されよう。
【００２２】以下の説明は、鉄道車両の冷暖房調節を例
にとって行う。但し本発明は、当業者にとって特別の問
題を伴わずに、別のタイプの任意の固定又は移動場所に
も適用し得る。
にとって行う。但し本発明は、当業者にとって特別の問
題を伴わずに、別のタイプの任意の固定又は移動場所に
も適用し得る。
【００２３】鉄道用冷暖房システムの従来の構造を図１
に示した。鉄道車両の客室１は、空気調和装置３によっ
て吐き出された空気を導管２を介して受け取る。該客室
は、汚れた空気を外部に排出させる導管４と、客室を空
気調和装置に接続する導管５とを備えている。導管５
は、そうでなければ客室から外部に抽出されるであろう
空気の一部を再吸入させ、導管６を介して空気調和装置
３に導入された新しい空気と混合させる。
に示した。鉄道車両の客室１は、空気調和装置３によっ
て吐き出された空気を導管２を介して受け取る。該客室
は、汚れた空気を外部に排出させる導管４と、客室を空
気調和装置に接続する導管５とを備えている。導管５
は、そうでなければ客室から外部に抽出されるであろう
空気の一部を再吸入させ、導管６を介して空気調和装置
３に導入された新しい空気と混合させる。
【００２４】空気調和装置３は、暖房用抵抗列と、空気
を冷却するための冷房グループ（圧縮器、凝縮器、蒸発
器）と、新しい空気及び再吸入空気を混合するためのケ
ーシングと、空気を吹き出すためのモータ式送風器（ｍ
ｏｔｏ−ｖｅｎｔｉｌａｔｅｕｒ）とを含んでいる。空
気調和装置は、電気接続７を介して、暖房用抵抗制御信
号と、冷房用圧縮器制御信号と、送風速度制御信号と、
新しい空気及び再吸入空気の混合翼の位置の制御信号と
を受け取る。
を冷却するための冷房グループ（圧縮器、凝縮器、蒸発
器）と、新しい空気及び再吸入空気を混合するためのケ
ーシングと、空気を吹き出すためのモータ式送風器（ｍ
ｏｔｏ−ｖｅｎｔｉｌａｔｅｕｒ）とを含んでいる。空
気調和装置は、電気接続７を介して、暖房用抵抗制御信
号と、冷房用圧縮器制御信号と、送風速度制御信号と、
新しい空気及び再吸入空気の混合翼の位置の制御信号と
を受け取る。
【００２５】温度センサ８、９及び１０は、それぞれ新
しい空気、吹き出し空気及び再吸入空気を表す信号を送
出する。公知のように、これらの信号は例えばＰＩＤ型
である補正器に送られ、該補正器は所定の目標温度に応
じて制御信号を供給する。
しい空気、吹き出し空気及び再吸入空気を表す信号を送
出する。公知のように、これらの信号は例えばＰＩＤ型
である補正器に送られ、該補正器は所定の目標温度に応
じて制御信号を供給する。
【００２６】図２は、本発明の鉄道用冷暖房システムの
構造を簡単に示している。該システムは、内部モデルに
よって制御が行われるタイプの調節システムである。該
システムは、制御すべき実のプロセス１２と該プロセス
のモデル１３とに制御信号を同時に送る補正器１１を含
んでいる。目標温度Ｔｃは電気信号の形態で比較器１４
の入力の１つに送られ、該比較器の第２の入力は比較器
１５からの信号を受け取る。比較器１４は出力信号εを
補正器１１に送る。
構造を簡単に示している。該システムは、内部モデルに
よって制御が行われるタイプの調節システムである。該
システムは、制御すべき実のプロセス１２と該プロセス
のモデル１３とに制御信号を同時に送る補正器１１を含
んでいる。目標温度Ｔｃは電気信号の形態で比較器１４
の入力の１つに送られ、該比較器の第２の入力は比較器
１５からの信号を受け取る。比較器１４は出力信号εを
補正器１１に送る。
【００２７】比較器１５は第１の入力にプロセス１２か
らの信号（車両内部の温度を表す）を受け取り、第２の
入力にモデル１３からの信号を受け取り、これに応答し
て比較器１４に与えられる出力信号を送出する。
らの信号（車両内部の温度を表す）を受け取り、第２の
入力にモデル１３からの信号を受け取り、これに応答し
て比較器１４に与えられる出力信号を送出する。
【００２８】比較器１６は、外部の環境と車両の乗客と
に起因する擾乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）Ｐの影響
を記号として導入することを可能にする。
に起因する擾乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）Ｐの影響
を記号として導入することを可能にする。
【００２９】このタイプの調節は、制御すべきプロセ
ス、即ちシステムのモデルの認識を直接介入させること
を可能にする。
ス、即ちシステムのモデルの認識を直接介入させること
を可能にする。
【００３０】図３に本発明の冷暖房調節システムを詳細
に示した。図１と同じエレメントは同じ符号で示されて
いる。該システムは、目標温度Ｔｃを第１の入力に受け
取る比較器１８を組み込んだ補正器１７を含んでいる。
に示した。図１と同じエレメントは同じ符号で示されて
いる。該システムは、目標温度Ｔｃを第１の入力に受け
取る比較器１８を組み込んだ補正器１７を含んでいる。
【００３１】該システムは更に、空気調和装置３と同じ
制御信号を入力に受け取る空気調和装置のモデル１９を
含んでいる。モデル１９は、吹き出し空気推定温度ＴＡ
ＳＥを表す信号を送出する。モデル２０は、吹き出し空
気温度を表す値に応答して、空気温度ＴＡＲＥを表す信
号を送出する。該信号は比較器２１の入力の１つに送ら
れ、該比較器は第２の入力に再吸入空気温度ＴＡＲを表
す信号を受け取る。温度ＴＡＲを表す信号は実のプロセ
スの「再吸入空気（ａｉｒ ｒｅｐｒｉｓ）」機能を実
行するためにモデル１９にも送られる。
制御信号を入力に受け取る空気調和装置のモデル１９を
含んでいる。モデル１９は、吹き出し空気推定温度ＴＡ
ＳＥを表す信号を送出する。モデル２０は、吹き出し空
気温度を表す値に応答して、空気温度ＴＡＲＥを表す信
号を送出する。該信号は比較器２１の入力の１つに送ら
れ、該比較器は第２の入力に再吸入空気温度ＴＡＲを表
す信号を受け取る。温度ＴＡＲを表す信号は実のプロセ
スの「再吸入空気（ａｉｒ ｒｅｐｒｉｓ）」機能を実
行するためにモデル１９にも送られる。
【００３２】比較器２１は比較器１８の第２の入力に与
えられる出力信号を送出し、比較器１８は補正器１７の
残りの部分にエラー信号を供給する。補正器１７は温度
センサ８から送出された信号を受け取る。
えられる出力信号を送出し、比較器１８は補正器１７の
残りの部分にエラー信号を供給する。補正器１７は温度
センサ８から送出された信号を受け取る。
【００３３】該システムの変形実施例は、入力の１つに
信号ＴＡＳＥを受け取り、別の入力に客室内の吹き出し
空気温度ＴＡＳを表し温度センサ９によって供給される
信号を受け取る比較器２２を用いてカスケード構造を与
えることからなる。この場合は補正器１７が、比較器２
５で分離された２つの計算装置２３及び２４を含む。計
算装置２３は比較器１８から送出されたエラー信号と、
センサ８から送出された新しい空気の温度ＴＡＮを表す
信号とを受け取る。該計算装置は比較器２５の第１の入
力に信号を送り、比較器２５は第２の入力に比較器２２
から供給されたエラー信号を受け取る。該比較器は計算
装置２４に信号を送り、該計算装置は別の入力にセンサ
８からの信号も受け取る。計算装置２４はこれに応答し
て制御信号７を送出する。
信号ＴＡＳＥを受け取り、別の入力に客室内の吹き出し
空気温度ＴＡＳを表し温度センサ９によって供給される
信号を受け取る比較器２２を用いてカスケード構造を与
えることからなる。この場合は補正器１７が、比較器２
５で分離された２つの計算装置２３及び２４を含む。計
算装置２３は比較器１８から送出されたエラー信号と、
センサ８から送出された新しい空気の温度ＴＡＮを表す
信号とを受け取る。該計算装置は比較器２５の第１の入
力に信号を送り、比較器２５は第２の入力に比較器２２
から供給されたエラー信号を受け取る。該比較器は計算
装置２４に信号を送り、該計算装置は別の入力にセンサ
８からの信号も受け取る。計算装置２４はこれに応答し
て制御信号７を送出する。
【００３４】補正器は当業者に公知のタイプのものであ
り得る。例えば、固定補正器（ｃｐｒｒｅｃｔｅｕｒ
ｆｉｇｅ）、経時的に変化し得る補正器（パラメータが
モデルのパラメータに関連して変化する）又は予測制御
（ｃｏｍｍａｎｄｅ ｐｒｅｄｉｃａｔｉｖｅ）アルゴ
リズム補正器であってよい。
り得る。例えば、固定補正器（ｃｐｒｒｅｃｔｅｕｒ
ｆｉｇｅ）、経時的に変化し得る補正器（パラメータが
モデルのパラメータに関連して変化する）又は予測制御
（ｃｏｍｍａｎｄｅ ｐｒｅｄｉｃａｔｉｖｅ）アルゴ
リズム補正器であってよい。
【００３５】図４は、例えば暖房制御部分用として、空
気調和装置のモデルについて可能なコンフィギュレーシ
ョンを示している。その他の部分は同じである。モデル
の該部分は３つの伝達関数エレメント３１、３２及び３
３を含んでいる。エレメント３１は暖房制御に対応する
信号を入力３５に受け取る。該エレメントは伝達関数と
してＧ１を有する。該エレメントの出力は加算器（ｓｏ
ｍｍａｔｅｕｒ）３４の入力の１つに接続されている。
エレメント３２は伝達関数Ｇ２を有し、入力３６に信号
ＴＡＲＥを受け取る（図３参照）。該エレメントの出力
は加算器３４の第２の入力に接続されており、該加算器
の出力はエレメント３３の入力に接続されている。エレ
メント３３は伝達関数として１／（１＋τｐ）を有す
る。前記式中、ｐは時間微分演算子（ｏｐｅｒａｔｅｕ
ｒ ｄｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｔｅｍｐｏｒｅｌｌ
ｅ）である。該エレメントは、空気調和装置からの吹き
出し空気の温度を表す値に対応する信号ＴＡＳＥを出力
３７から送出する。
気調和装置のモデルについて可能なコンフィギュレーシ
ョンを示している。その他の部分は同じである。モデル
の該部分は３つの伝達関数エレメント３１、３２及び３
３を含んでいる。エレメント３１は暖房制御に対応する
信号を入力３５に受け取る。該エレメントは伝達関数と
してＧ１を有する。該エレメントの出力は加算器（ｓｏ
ｍｍａｔｅｕｒ）３４の入力の１つに接続されている。
エレメント３２は伝達関数Ｇ２を有し、入力３６に信号
ＴＡＲＥを受け取る（図３参照）。該エレメントの出力
は加算器３４の第２の入力に接続されており、該加算器
の出力はエレメント３３の入力に接続されている。エレ
メント３３は伝達関数として１／（１＋τｐ）を有す
る。前記式中、ｐは時間微分演算子（ｏｐｅｒａｔｅｕ
ｒ ｄｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｔｅｍｐｏｒｅｌｌ
ｅ）である。該エレメントは、空気調和装置からの吹き
出し空気の温度を表す値に対応する信号ＴＡＳＥを出力
３７から送出する。
【００３６】実験によって、Ｇ１はＧ１＝１／（ａ＋ｂ
Δ＋ｃΔ2）と決定された。但し、Δ＝｜ＴＡＳＥ−Ｔ
ＡＲＥ｜である。
Δ＋ｃΔ2）と決定された。但し、Δ＝｜ＴＡＳＥ−Ｔ
ＡＲＥ｜である。
【００３７】パラメータａ、ｂ及びｃはＧ２及びτと同
様に識別によって得られる実験値である。該モデルで
は、影響が係数Ｇ１及びＧ２とシステムの時定数τとに
よって変えられる空気調和装置の入力（制御、再吸入空
気温度）を介入させる。従って熱システムの非線形は、
経時的に変化する係数Ｇ１を介して現れる。
様に識別によって得られる実験値である。該モデルで
は、影響が係数Ｇ１及びＧ２とシステムの時定数τとに
よって変えられる空気調和装置の入力（制御、再吸入空
気温度）を介入させる。従って熱システムの非線形は、
経時的に変化する係数Ｇ１を介して現れる。
【００３８】実際、該システムは新しい空気の温度によ
って構成される第３の入力を有する。該エレメントは、
図４では考慮されないが、単なる温度シフト（ｄｅｃａ
ｌａｇｅ ｄｅｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ）として
介入する。なぜなら、システムの制御がゼロであれば、
吹き出し空気の温度は新しい空気の温度と少なくとも同
じはずであるからである。従って該システムの動作は実
行が簡単であり、先験的に特別の問題を伴わない。
って構成される第３の入力を有する。該エレメントは、
図４では考慮されないが、単なる温度シフト（ｄｅｃａ
ｌａｇｅ ｄｅｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ）として
介入する。なぜなら、システムの制御がゼロであれば、
吹き出し空気の温度は新しい空気の温度と少なくとも同
じはずであるからである。従って該システムの動作は実
行が簡単であり、先験的に特別の問題を伴わない。
【００３９】図５は客室のモデルについて可能なコンフ
ィギュレーションを示している。モデルは２つの伝達関
数エレメント４１及び４２を含んでいる。エレメント４
１及び４２の入力には同一信号ＴＡＳＥが与えられる。
これらのエレメントの出力は、信号ＴＡＲＥを送出する
加算器４３の入力に接続されている。
ィギュレーションを示している。モデルは２つの伝達関
数エレメント４１及び４２を含んでいる。エレメント４
１及び４２の入力には同一信号ＴＡＳＥが与えられる。
これらのエレメントの出力は、信号ＴＡＲＥを送出する
加算器４３の入力に接続されている。
【００４０】エレメント４１は伝達関数としてＧ’１／
（１＋τ’ｐ）を有し、エレメント４２は伝達関数とし
てＧ’２＝１／（ｘ＋ｙΔ）を有する。但し、τ’＝１
／（ｚ＋ｗΔ）、Δ＝｜ＴＡＲＥ−ＴＡＳＥ｜であり、
ｐは時間微分演算子である。
（１＋τ’ｐ）を有し、エレメント４２は伝達関数とし
てＧ’２＝１／（ｘ＋ｙΔ）を有する。但し、τ’＝１
／（ｚ＋ｗΔ）、Δ＝｜ＴＡＲＥ−ＴＡＳＥ｜であり、
ｐは時間微分演算子である。
【００４１】パラメータｘ、ｙ、ｚ、ｗ及びＧ’１はシ
ステムの識別によって決定される。客室のモデルは２つ
の並列分岐を示す。第１の分岐（係数Ｇ’２）は、吹き
出し空気の直接的迅速動作を再吸入空気に作用させる。
第２の分岐は、吹き出し空気の働きかけ（ｓｏｌｌｉｃ
ｉｔａｔｉｏｎ ｄ’ａｉｒ ｓｏｕｆｆｌｅ）に対す
る客室構成材料全体の応答時間τ’を導入させる。
ステムの識別によって決定される。客室のモデルは２つ
の並列分岐を示す。第１の分岐（係数Ｇ’２）は、吹き
出し空気の直接的迅速動作を再吸入空気に作用させる。
第２の分岐は、吹き出し空気の働きかけ（ｓｏｌｌｉｃ
ｉｔａｔｉｏｎ ｄ’ａｉｒ ｓｏｕｆｆｌｅ）に対す
る客室構成材料全体の応答時間τ’を導入させる。
【００４２】本発明が使用する非線形モデルは、温度の
上昇及び下降間の大きな動的差と、出発状態（冷暖房の
開始）及び最終状態（目標温度の取得）間の差とを考慮
することを可能にする。
上昇及び下降間の大きな動的差と、出発状態（冷暖房の
開始）及び最終状態（目標温度の取得）間の差とを考慮
することを可能にする。
【００４３】本発明の冷暖房調節装置の重要な改良は、
調節の制御システムの飽和に固有の管理にある。
調節の制御システムの飽和に固有の管理にある。
【００４４】前記飽和は例えばアクチュエータ（ａｃｔ
ｉｏｎｎｅｕｒ）の作動範囲の物理的限界によって発生
するが、使用可能なパワーによっても発生する。
ｉｏｎｎｅｕｒ）の作動範囲の物理的限界によって発生
するが、使用可能なパワーによっても発生する。
【００４５】調節の制御が飽和している場合、前述のよ
うな冷暖房調節装置は目標値の超過を回避させるが、前
記タイプの補正器の開ループ構造に起因して、プロセス
に固有の動力学をもってしか反応できないという欠点を
有する。
うな冷暖房調節装置は目標値の超過を回避させるが、前
記タイプの補正器の開ループ構造に起因して、プロセス
に固有の動力学をもってしか反応できないという欠点を
有する。
【００４６】図６は、飽和の管理に使用される分岐を有
する本発明の鉄道用冷暖房システムの構造を簡単に示し
ている。
する本発明の鉄道用冷暖房システムの構造を簡単に示し
ている。
【００４７】図６にも図２と同じエレメントが示されて
いる。即ち、補正器１１は制御すべき実のプロセス１２
と該プロセスのモデル１３とに制御信号を同時に送り、
目標温度Ｔｃは比較器１４の入力の１つに与えられ、比
較器１４の第２の入力は比較器１５からの信号を受け取
る。比較器１４は補正器１１に出力信号を送る。
いる。即ち、補正器１１は制御すべき実のプロセス１２
と該プロセスのモデル１３とに制御信号を同時に送り、
目標温度Ｔｃは比較器１４の入力の１つに与えられ、比
較器１４の第２の入力は比較器１５からの信号を受け取
る。比較器１４は補正器１１に出力信号を送る。
【００４８】比較器１５は第１の入力にプロセス１２か
らの信号（車両内の温度を表す）を受け取り、第２の入
力にモデル１３からの信号を受け取り、これに応答して
比較器１４に与えられる出力信号を送出する。
らの信号（車両内の温度を表す）を受け取り、第２の入
力にモデル１３からの信号を受け取り、これに応答して
比較器１４に与えられる出力信号を送出する。
【００４９】比較器１６は、外部の環境と車両の乗客と
に起因する擾乱Ｐの影響を記号によって導入することを
可能にする。
に起因する擾乱Ｐの影響を記号によって導入することを
可能にする。
【００５０】本発明の調節装置の改良に従って、例えば
Ｇ／（１＋τｐ’）タイプの伝達関数を有するエレメン
ト２６は入力に目標温度を受け取り、プロセス１２の出
力が戻らなければならない基準軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏ
ｉｒｅ ｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を表す信号を送出
する。
Ｇ／（１＋τｐ’）タイプの伝達関数を有するエレメン
ト２６は入力に目標温度を受け取り、プロセス１２の出
力が戻らなければならない基準軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏ
ｉｒｅ ｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を表す信号を送出
する。
【００５１】比較器２７によって行われる前記基準軌道
とプロセス１２の出力との誤差の計算は、比較器２９を
介して補正器１１から送出される従来型制御信号を、第
２の補正器２８を介して補正することを可能にする。
とプロセス１２の出力との誤差の計算は、比較器２９を
介して補正器１１から送出される従来型制御信号を、第
２の補正器２８を介して補正することを可能にする。
【００５２】内部モデルによる制御の分野では、プロセ
スのモデルはプロセス自体、特にその非線形を最も良く
再現しなければならない。プロセスのモデル及びプロセ
スが完全に同じであれば、比較器１５の出力信号は常に
ゼロである。従って、動作は開ループで実行される。飽
和がプロセス１２及びプロセスのモデル１３の制御信号
の振幅を制限すると、動力学的目的（ｏｂｊｅｃｔｉｆ
ｄｙｎａｍｉｑｕｅ）は全うされなくなる。更に、閉
ループは該欠陥を補正できない。
スのモデルはプロセス自体、特にその非線形を最も良く
再現しなければならない。プロセスのモデル及びプロセ
スが完全に同じであれば、比較器１５の出力信号は常に
ゼロである。従って、動作は開ループで実行される。飽
和がプロセス１２及びプロセスのモデル１３の制御信号
の振幅を制限すると、動力学的目的（ｏｂｊｅｃｔｉｆ
ｄｙｎａｍｉｑｕｅ）は全うされなくなる。更に、閉
ループは該欠陥を補正できない。
【００５３】小信号動作（ｆｏｎｃｔｉｏｎｎｅｍｅｎ
ｔ ｐｅｔｉｔ ｓｉｇｎａｕｘ）では、即ち動作点
（ｐｏｉｎｔ ｄｅ ｆｏｎｃｔｉｏｎｎｅｍｅｎｔ）
を中心とする調節では、前記異常は現れない。
ｔ ｐｅｔｉｔ ｓｉｇｎａｕｘ）では、即ち動作点
（ｐｏｉｎｔ ｄｅ ｆｏｎｃｔｉｏｎｎｅｍｅｎｔ）
を中心とする調節では、前記異常は現れない。
【００５４】これに対し、例えば空気調和装置の始動時
に目標点が大きく変化すると、該装置は基準軌道に対応
する応答より遥かに遅い応答を示す。
に目標点が大きく変化すると、該装置は基準軌道に対応
する応答より遥かに遅い応答を示す。
【００５５】前記基準軌道をプロセスの実の出力と比較
して、第２の補正器２８は信号を形成する。該信号は比
較器２９を介して従来型補正器１１の信号と組み合わせ
られ、アクチュエータの非線形によって導入される妨害
に対処することを可能にする。
して、第２の補正器２８は信号を形成する。該信号は比
較器２９を介して従来型補正器１１の信号と組み合わせ
られ、アクチュエータの非線形によって導入される妨害
に対処することを可能にする。
【００５６】また、小信号動作では、システム／モデル
不適合の場合に、前記補正器が状態又は構造の妨害に対
処することを可能にする。
不適合の場合に、前記補正器が状態又は構造の妨害に対
処することを可能にする。
【図１】先行技術の鉄道用冷暖房システムの構造を示す
説明図ある。
説明図ある。
【図２】本発明の鉄道用冷暖房システムの構造を簡単に
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】本発明の鉄道用冷暖房システムの構造の全体を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】図３に示した構造の詳細説明図である。
【図５】図３に示した構造の別の詳細説明図である。
【図６】飽和の管理に使用される分岐を有する本発明の
鉄道用冷暖房システムの構造を簡単に示す説明図であ
る。
鉄道用冷暖房システムの構造を簡単に示す説明図であ
る。
３ 空気調和装置
１２ プロセス
１３ プロセスのモデル
１７ 補正器
１９ 空気調和装置のモデル
２０ 場所のモデル。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−279042（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−55454（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F24F 11/02
Claims (13)
- 【請求項１】 空気調和装置によって冷暖房される場所
の冷暖房調節装置であって、 温度目標値信号と前記場所の温度の値を表す信号とを受
け取り、これらの信号に応じて制御信号を出力し、前記
空気調和装置の動作を制御する補正器を備えており、 前記補正器が、 前記温度目標値信号を受け取り、前記空気調和装置の所
望の動作を表す基準軌道信号を出力する伝達関数エレメ
ントと、 前記基準軌道信号と前記空気調和装置の動作を表す信号
とを比較し、比較信号を出力する比較器と、 前記比較信号に応じて前記制御信号を調節する補正装置
と、 前記補正装置によって調節された前記制御信号を受け取
り、前記空気調和装置及び前記場所の非線形非定常シミ
ュレーションを行うシミュレーション装置とを備えてい
ることを特徴とする 冷暖房調節装置。 - 【請求項２】 前記シミュレーション装置は、前記場所
の温度上昇及び温度下降の段階に自動的に適応する要素
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷暖房
調節装置。 - 【請求項３】 前記シミュレーション装置が、静定利得
パラメータＧ及び時定数パラメータτを有しており、前
記シミュレーション装置の自動的な適応は、これらのパ
ラメータが、次の微分方程式 Ｇ・ｅ＝ｓ＋τ（ｄｓ／ｄｔ） ［式中、Ｇ＝１／（ａ＋ｂΔ）、τ＝１／（ｃ＋ｄ
Δ）、Δ＝｜ｓ−ｅ｜であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、前
記場所を含み且つ前記空気調和装置を使用するシステム
を識別する間に決定される係数である］を満足すべく、
シミュレーション装置の励起ｅとその応答ｓとの間の差
Δに反比例して変化するように、前記パラメータを組み
合わせることによって得られることを特徴とする請求項
２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記シミュレーション装置は、前記空気
調和装置のモデルと前記場所のモデルとを含んでいるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記空気調和装置は、冷却又は加熱され
て、空気を外部に排出するための出口と前記空気調和装
置を介して空気を再吸入するための出口とを有する前記
場所に吹き出される、新しい空気を吸い込み、 前記新しい空気の温度を表す値も受け取る前記補正器
が、制御信号を前記空気調和装置及びそのモデルの両方
に対して並列に送出し、 前記空気調和装置のモデルが、吹き出し空気の推定温度
を表す信号を送出し、 前記場所のモデルが、吹き出し空気の実際の温度を表す
信号に基づいて推定される再吸入空気の温度を表す信号
を送出し、 第１の比較器が、２つの入力の内の第１の入力で、前記
再吸入空気の推定温度を表す信号を受け取ると共に、第
２の入力で、前記場所から再吸入される空気の実際の温
度を表す信号を受け取り、前記第１の比較器は、これら
の入力で受け取った信号間の差を構成する出力信号を送
出し、 前記空気調和装置のモデルも、前記再吸入空気の温度を
表す信号 を受け取ることを特徴とする請求項４に記載の
装置。 - 【請求項６】 第２の比較器が、第１の入力で、前記吹
き出し空気の推定温度を表す信号を受け取り、第２の入
力で、前記場所内に吹き出される空気の実際の温度を表
す信号を受け取り、これらの入力信号間の差を表す信号
を前記補正器に送出することを特徴とする請求項５に記
載の装置。 - 【請求項７】 前記補正器は、温度目標値並びに前記場
所の温度及び該場所の推定温度間の差を表す値の両方を
各入力で受け取って第１の計算装置に出力信号を送出す
る第３の比較器を含んでおり、前記第１の計算装置は、
前記第２の比較器から送出される信号を第２の入力で受
け取って第２の計算装置に信号を送出する比較器の入力
の一つに、出力信号を送出し、第２の計算装置が前記制
御信号を送出することを特徴とする請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】 前記場所が鉄道車両であることを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記補正装置は、前記比較信号を調節
し、調節された比較信号を出力する補正器と、前記調節
された比較信号を前記制御信号と比較して調節された制
御信号を出力する第２の比較器とを備えることを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 空気調和装置によって冷暖房される場
所の冷暖房調節装置であって、 温度目標値信号と前記場所の温度の値を表す信号とを受
け取り、これらの信号に応じて制御信号を出力し、前記
空気調和装置の動作を制御する補正器と、 前記空気調和装置及び前記場所の非線形非定常シミュレ
ーションを行うシミュレーション装置とを備えており、 前記シミュレーション装置は、前記場所の温度上昇及び
温度下降の段階に自動的に適応すると共に、静定利得パ
ラメータＧ及び時定数パラメータτを有しており、前記
シミュレーション装置の自動的な適応は、これらのパラ
メータが、次の微分方程式 Ｇ・ｅ＝ｓ＋τ（ｄｓ／ｄｔ） ［式中、Ｇ＝１／（ａ＋ｂΔ）、τ＝１／（ｃ＋ｄ
Δ）、Δ＝｜ｓ−ｅ｜であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、前
記場所を含み且つ前記空気調和装置を使用するシステム
を識別する間に決定される係数である］を満足すべく、
シミュレーション装置の励起ｅとその応答ｓとの間の差
Δに反比例して変化するように、前記パラメータを組み
合わせることによって得られることを特徴とする冷暖房
調節装置。 - 【請求項１１】 空気調和装置によって冷暖房される場
所の冷暖房調節装置であって、 温度目標値信号と前記場所の温度の値を表す信号とを受
け取り、これらの信号に応じて制御信号を出力し、前記
空気調和装置の動作を制御する補正器と、 前記空気調和装置及び前記場所の非線形非定常シミュレ
ーションを行うと共に、前記空気調和装置のモデル及び
前記場所のモデルを含んでいるシミュレーショ ン装置と
を備えており、 前記空気調和装置は、冷却又は加熱されて、空気を外部
に排出するための出口と前記空気調和装置を介して空気
を再吸入するための出口とを有する前記場所に吹き出さ
れる、新しい空気を吸い込み、 前記新しい空気の温度を表す値も受け取る前記補正器
が、制御信号を前記空気調和装置及びそのモデルの両方
に対して並列に送出し、 前記空気調和装置のモデルが、吹き出し空気の推定温度
を表す信号を送出し、 前記場所のモデルが、吹き出し空気の実際の温度を表す
信号に基づいて推定される再吸入空気の温度を表す信号
を送出し、 第１の比較器が、２つの入力の内の第１の入力で、前記
再吸入空気の推定温度を表す信号を受け取ると共に、第
２の入力で、前記場所から再吸入される空気の実際の温
度を表す信号を受け取り、前記第１の比較器は、これら
の入力で受け取った信号間の差を構成する出力信号を送
出し、 前記空気調和装置のモデルも、前記再吸入空気の温度を
表す信号を受け取ることを特徴とする冷暖房調節装置。 - 【請求項１２】 第２の比較器が、第１の入力で、前記
吹き出し空気の推定温度を表す信号を受け取り、第２の
入力で、前記場所内に吹き出される空気の実際の温度を
表す信号を受け取り、これらの入力信号間の差を表す信
号を前記補正器に送出することを特徴とする請求項１１
に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記補正器は、温度目標値並びに前記
場所の温度及び該場所の推定温度間の差を表す値の両方
を各入力で受け取って第１の計算装置に出力信号を送出
する第３の比較器を含んでおり、前記第１の計算装置
は、前記第２の比較器から送出される信号を第２の入力
で受け取って第２の計算装置に信号を送出する比較器の
入力の一つに、出力信号を送出し、第２の計算装置が前
記制御信号を送出することを特徴とする請求項１２に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| FR9302111 | 1993-02-24 | ||
| FR9302111A FR2702034B1 (fr) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Dispositif de régulation de climatisation d'un local fixe ou en mouvement. |
| FR9310730 | 1993-09-09 | ||
| FR9310730A FR2702035B1 (fr) | 1993-02-24 | 1993-09-09 | Dispositif de régulation de climatisation d'un local. |
Publications (2)
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0612964A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| ATE278978T1 (de) * | 1996-11-29 | 2004-10-15 | Woodward Governor Co | Verfahren und gerät zur berechnung und steuerung von nicht-linearen störungen in einem rückführsteuerungssystem |
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- 1994-02-23 CA CA002116306A patent/CA2116306C/fr not_active Expired - Fee Related
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