JP3671585B2 - Real-time evaluation method for discrete control system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスコントローラなど制御装置で行われる離散系の各種自動制御の総合的な制御性能に関する評価を、ファジィ推論を用いてオンライン及びリアルタイムで行う離散制御系のリアルタイム評価方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
離散系の自動制御は、常にプロセスを制御する連続系と異なり、プロセスが変動する状況に依存して離散的に制御が行われる場合か多く。このため、単なるプロセスデータのみでは制御性能を評価することができず、自動制御性能を顕在化させる制御指標を特定することが必要となる。また、連続系の自動制御を包含する場合もあり、総合的な制御性の評価は、各種のプロセスデータや制御指標を参考にして経験と知識のある人間が行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
離散制御系の制御性能を総合的に評価するには、経験と知識のある人間が各種のプロセスデータや制御指標を参考に行っており、次のような問題点がある。
【0004】
(1)各種のプロセスデータや制御指標を参考とするため、経験と知識がある人間しか評価できない。
【0005】
(2)各種のプロセスデータと共に制御指標も参考とするため、評価するのにある程度の時間が必要である。
【0006】
(3)評価を人間が行うため、オンライン及びリアルタイム的に評価することができない。
【0007】
(4)評価するタイミングを人間が判定するため、プロセス状況に対して評価の結果は遅延することになる。このため、制御内容に対する迅速な対応ができず、結果的にプロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。
【0008】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、離散制御系の制御性能の評価を自動化・省人化できる離散制御系のリアルタイム評価方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明初の第1は、浄水ポンプ井より送水ポンプを介して配水池に送水する送水ポンプ台数制御システムであって、浄水ポンプ井の水位、送水ポンプの運転/停止信号、配水池の水位及び配水池への送水流量と排水池からの排水流量の各値を検出して制御性能をリアルタイムで評価するものにおいて、
前記配水流量値と予め設定された評価時間、基準配水量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、前記浄水ポンプ井の水位、送水ポンプの運転/停止信号、配水池の水位及び配水池への送水流量と排水池からの排水流量の各値と前記評価時間と目標流量偏差帯、目標配水池水位帯及び目標浄水ポンプ井水帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にポンプ運転/停止回数、流量偏差量、配水池水位偏差量及び浄水ポンプ井水位偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第2は、ポンプ井より雨水ポンプを介して水処理プロセスに揚水する雨水ポンプ台数制御システムであって、ポンプ井に流入する流入流量とポンプ井の水位、雨水ポンプの運転/停止信号、水処理プロセスへの揚水流量の各値を検出して制御性能をリアルタイムで評価するものにおいて、
前記流入流量値と予め設定された評価時間、基準配水量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、ポンプ井に流入する流入流量とポンプ井の水位、雨水ポンプの運転/停止信号、水処理プロセスへの揚水流量の各値と前記評価時間と目標流量偏差帯、及び目標ポンプ井水帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にポンプ運転/停止回数、流量偏差量、及び浄水ポンプ井水位偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第3は、吸込みダクト、曝気ブロワを介してエアレーションタンクに風量を送出する曝気ブロワ台数制御システムであって、前期吸込みダクトからの吸込風量、曝気ブロワ運転/停止信号、及び曝気ブロワからの吐出圧力信号を検出して制御性能をリアルタイムで評価するものにおいて、
前記吸込風量値と予め設定された評価時間、基準吸込量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、前記、吸込風量、ブロワ運転/停止信号、及び吐出圧力の各値と前記評価時間と目標吐出圧力帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にブロワ運転/停止回数、吸入量、及び吐出圧力偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第4は、電力系統の無効電力、有効電力及び力率を検出し、各検出値に基づいて進相コンデンサを制御するシステムであって、無効電力、有効電力、力率及び進相コンデンサ入/切回数信号を導入して電力力率制御システムの制御性能をリアルタイムで評価するものにおいて、
前記有効電力値と予め設定された評価時間、基準有効電力量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、前記、無効電力、有効電力、力率及び進相コンデンサ入/切回数信号の各値と前記評価時間と目標無効電力量帯、目標力率帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎に無効電力偏差量、有効電力、力率偏差量及び進相コンデンサ入/切回数を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図2〜図6について送水ポンプ台数制御システムの制御性能リアルタイム評価方式を説明する。図2において、10は送水ポンプ台数制御システムで、浄水プロセス11からの浄水が流入する浄水ポンプ井12の水位PV4を検出する水位計13と、この浄水ポンプ井から配水池16に送水する送水ポンプ141から14nと、この送水流量PV2を検出する流量計15と。
【0015】
配水池16の水位PV3を検出する水位計17と、配水池16からの配水流量PV1を検出する流量計18と、水位設定器21からのポンプ台数設定水位と配水池水位PV3との偏差を検出する比較器22と、この水位偏差に基づいてポンプ運転台数を決定しポンプ141〜14nを台数制御すると共にポンプ運転/停止信号DV1を出力するポンプ台数制御部で構成されている。
【0016】
この送水ポンプ台数制御システム10によれば、水位偏差が少なくなるようにポンプ台数を制御できる。
【0017】
1は送水ポンプ台数制御システム10の制御性能を評価する評価システムで、判定部3,前処理部4,推論部5,結果処理部6で構成されている。
【0018】
判定部3は、プロセスデータである配水流量PV1を取り込むと共に、評価時間T1、基準配水量TV1を設定する。評価時間は判定する単位時間幅であり、前処理部4の評価時間と同一とする。基準配水量は、評価タイミングを判定するための目標値である。演算処理としては、図3に示すように配水流量PV1を単位時間T1について時間積分し、基準配水量以下の時は評価タイミングをOFFとして評価不要を出力する。多い時は評価タイミングをONとし、前処理部4,推論部5,結果処理部6の処理を動作させる。
【0019】
【数1】
【0020】
前処理部4は、プロセスデータであるポンプ運転・停止信号DV1,配水流量PV1、送水流量PV2、配水池水位PV3、浄水ポンプ井水位PV4を取り込むと共に、評価時間T1、目標流量偏差帯SV1H,SV1L、目標配水池水位帯SV3H,SV3L、目標浄水ポンプ井水位帯SV4H,SV4Lを設定する。評価時間T1は評価する単位時間幅であり、その他はプロセスデータの目標値幅である。
【0021】
演算処理としては単位時間幅における目標値幅からの逸脱量を時間積分し、流量偏差量HV1、配水池水位偏差量HV3、浄水ポンプ井水位偏差量HV4を出力する。
【0022】
この場合、PV1,PV2については、PV1−PV2=BV1として図4(a)及び数2のようにBV1をSV1H,SH1Lと比較してHV1,HVnを求める。
【0023】
【数2】
【0024】
また、PV3,PV4については、上記BV1→PV3,PV4と置き替えて、図4(b)及び数3のようにSVnH,SVnLを比較してHVnを求める。
【0025】
【数3】
【0026】
また、ポンプ運転・停止信号DV1を単位時間幅T1についてカウントとし、その回数をポンプ運転・停止回数HV0として出力する。
【0027】
推論部5は、評価対象データとして前処理部4からポンプ運転・停止回数HV0、流量偏差量HV1、配水池水位偏差量HV3、浄水ポンプ井水位偏差量HV4が入力し、図5に示す入,出力項目とメンバーショップ関数で、ファジィ推論を行い評価結果データR1を結果処理部6に出力する。
【0028】
【表1】
【0029】
判定部3からの評価タイミングOFFのときは前回の推論値をリセットし推論を停止する。
【0030】
結果処理部6は、入力した評価結果データR1を、設定した図6に示す評価判定のしきい値により5段階の評価判定を行い、出力する。
【0031】
上記実施の形態1によれば、
(1)送水ポンプ台数制御についての総合的な制御性能の評価を、オンラインで且つリアルタイムで常時評価できるため、制御アルゴリズムや制御パラメータ等の各種制御要素の全般的な妥協性に関して、迅速で早期の対応が可能となる。
(2)さらに、送水プロセスの変動に対応して、最適で適切な送水ポンプ台数制御系のチューニングが可能となり、送水ポンプの運転停止頻度低減によるポンプの長寿命化と共に、水運用の安定化が期待できる。
(3)送水ポンプ台数制御についての相互的な制御性能の評価を、自動化・省人化できるため、オペレータに対する負担が軽減される。また、送水プロセスの運転監視について、経験が浅いオペレータでも可能となる。
(4)評価時間や評価判定のしきい値等の設定を修正することにより、多様で広範囲な送水プロセス状況に対応が容易できる。
(5)評価結果にはファジィ推論を採用しており、柔軟な評価アルゴリズムの構成が可能である。また、評価ルールの変更等も容易にできる。
【0032】
実施の形態2
図7について雨水ポンプ台数制御システムの制御性能リアルタイム評価方式を説明する。図7において、30は雨水ポンプ台数制御システムで、沈砂池32に流入する雨水流量PV1を検出する流量計31と、沈砂池32のポンプ井32′の水位PV3を検出する水位計33と、ポンプ井32′から水処理プロセス36に揚水する雨水ポンプ341〜34nと、その揚水流量PV2を検出する流量計35と。
【0033】
水位設定器37で設定されたポンプ台数設定水位とポンプ井水位PV3との偏差を検出する比較器38と、この比較器からの水位偏差に基づいてポンプ運転台数を決定しポンプ341〜34nを台数制御すると共にポンプ運転/停止信号DV1を出力するポンプ台数制御部39で構成されている。
【0034】
この雨水ポンプ制御システム30によれば、水位偏差が少なくなるように雨水ポンプを台数制御できる。
【0035】
1は雨水ポンプ台数制御システム30の制御性能を評価する評価システムで、判定部3、前処理部4、推論部5、結果処理部6で構成されている。判定部3は、プロセスデータである流入量PV1を取り込むと共に評価時間T1、基準流入量TV1を設定する。評価時間T1は判定する単位時間幅であり、前処理部4の評価時間と同一とする。基準流入量は、評価タイミングを判定するための目標値である。演算処理としては、実施の形態1と同様に、流入量PV1を単位時間について時間積分し、基準流入量以下の時は評価タイミングをOFFとして評価不要を出力する。多い時は評価タイミングをONとし、前処理部4、推論部5、結果処理部6の処理を動作させる。
【0036】
前処理部4は、プロセスデータであるポンプ運転・停止信号DV1、流入流量PV1、揚水流量PV2、ポンプ井水位PV3を取り込むと共に、評価時間T1、目標流量偏差帯SV1H,SV1L、目標ポンプ井水位帯SV3H,SV3Lを設定する。評価時間T1は評価する単位時間幅であり、その他はプロセスデータの目標値幅である。演算処理としては実施の形態1同様に、単位時間幅における目標値幅からの逸脱量を時間積分と、流量偏差量HV1、ポンプ井水位偏差量HV3を出力する。また、ホペ運転・停止信号DV1を単位時間幅についてカウントとし、その回数をポンプ運転・停止回数HV0として出力する。
【0037】
推論部5は、評価対象データとしてポンプ運転・停止回数HV0、流量偏差量HV1、ポンプ井水位偏差量HV3を入力し、実施の形態1と同様にファジィ推論を行い評価結果データR1を出力する。
【0038】
【表2】
【0039】
結果処理部6は、入力した評価結果データPを実施の形態1同様に、設定した評価判定のしきい値により5段階の評価判定を行い、出力する。
【0040】
上記実施の形態2によれば、
(1)雨水ポンプ台数制御についての総合的な制御性能の評価を、オンラインで且つリアルタイムで常時評価できるため、制御アルゴリズムや制御パラメータ等の各種制御要素の全般的な妥協性に関して、迅速で早期の対応が可能となる。
(2)さらに、雨水プロセスの変動に対応して、最適で適切な雨水ポンプ台数制御系のチューニングが可能となり、雨水ポンプの運転停止頻度低減によるポンプの長寿命化と共に、ポンプ井の適切な水位運用が期待できる。
(3)雨水ポンプ台数制御についての総合的な制御性能の評価を、自動化・省人化できるため、オペレータに対する負担が軽減される。また、雨水プロセスの運転監視について、経験が浅いオペレータでも可能となる。
(4)評価時間や評価判定のしきい値等の設定を修正することにより、他様で広範囲な雨水プロセス状況に対応が容易である。
(5)評価結果にはファジィ推論を採用しており、柔軟な評価アルゴリズムの構成が可能である。また、評価ルールの変更等も容易にできる。
【0041】
実施の形態3
図8について曝気ブロワ台数制御システムの制御性能リアルタイム評価方式を説明する。図8において、40は曝気ブロワ台数制御システムで、吸込ダクト41から吸込弁431〜432を介して吸気し、吐出弁451〜45n、風量調節弁481〜48nを介してエアレーションタンク内に曝気させる曝気ブロワ441〜44nと。
【0042】
吐出弁451〜45nと風量調節弁481〜48nとの間のパイプ46内の圧力PV2を検出する圧力計47と、圧力設定器51からの設定圧力と検出圧力PV2との偏差をPI演算し分配器53に出力するPI演算器52と。
【0043】
吸込弁431〜43nに流れる風量を検出する風量計421〜42nと、分配器53からの信号と風量計421〜42nからの風量との差をPI演算して吸込弁431〜43nを制御する風量制御器551〜55nと。
【0044】
風量計421〜42nからの風量を加算して吸込風量PV1を出力する加算器56と、風量設定器57からのブロワ台数設定風量と加算器56からの吸込風量との偏差を検出する比較器58と、この風量偏差に基づいてブロワ441〜44nを台数制御すると共にブロワ運転/停止信号DV1を出力するブロワ台数制御部59で構成されている。
【0045】
この曝気ブロワ台数制御システムA3によれば、風量偏差が少なくなるように曝気ブロワを台数制御できる。
【0046】
1は曝気ブロワ台数制御システム40の制御性能を評価する評価システムで、判定部3、前処理部4、推論部5、結果処理部6で構成されている。
【0047】
判定部3は、プロセスデータである吸込風量PV1を取り込むと共に、評価時間T1、基準吸込量TV1を設定する。評価時間は判定する単位時間幅であり、前処理部4の評価時間と同一とする。基準吸込量は、評価タイミングを判定するための目標値である。演算処理としては、実施の形態1と同様に吸込量PV1を単位時間について時間積分し、基準吸込量以下の時は評価タイミングをOFFとして評価不要を出力する。多い時は評価タイミングをONとし、前処理部4、推論部5、結果処理部6の処理を動作させる。
【0048】
前処理部4は、プロセスデータであるブロワ運転・停止信号DV1、吸込風量PV1、吐出圧力PV2を取り込むと共に、評価時間T1、目標吐出圧力帯SV2H,SV1Lを設定する。評価時間は評価する単位時間幅であり、その他はプロセスデータの目標値幅である。演算処理としては実施の形態1と同様に単位時間幅における目標値幅からの逸脱量を時間積分し、吐出圧力偏差量HV2を出力する。また、ブロワ運転・停止信号DV1を単位時間幅についてカウントとし、その回数をブロワ運転・停止回数HV0として出力すると共に、吸込風量PV1を単位時間について時間積分し、吸込量HV1として出力する。
【0049】
推論部5は実施の形態1と同様に、評価対象データとして前処理部からのブロワ運転・停止回数HV0、吸込量HV1、出力圧力偏差量HV2を入力し、ファジィ推論を行い評価結果データR1を出力する。
【0050】
【表3】
【0051】
結果処理部6は、入力した評価結果データR1を実施の形態1と同様に、評価した評価判定のしきい値により5段階の評価判定を行い、出力する。
【0052】
上記実施の形態3によれば、
(1)曝気ブロワ台数制御についての総合的な制御性能の評価を、オンラインで且つリアルタイムで常時評価できるため、制御アルゴリズムや制御パラメータ等の各種制御要素の全般的な妥当性に関して、迅速で早期の対応が可能となる。
(2)さらに、曝気プロセスの変動に対応して、最適で適切な曝気ブロワ台数制御系のチューニングが可能となり、曝気ブロワの運転停止頻度低減によるブロワの長寿命化と共に、曝気圧力の安定化による水質向上が期待できる。
(3)曝気ブロワ台数制御についての総合的な制御性能の評価を、自動化・省人化できるため、オペレータに対する負担が軽減される。曝気プロセスの運転監視について、経験が浅いオペレータでも可能となる。
(4)評価時間や評価判定のしきい値等の設定を修正することにより、多様で広範囲な曝気プロセス状況に対応が容易である。
(5)評価結果にはファジィ推論を採用しており、柔軟な評価アルゴリズムの構成が可能である。また、評価ルールの変更も容易にできる。
【0053】
実施の形態4
図9について電力力率制御システムのリアルタイム評価方式を説明する。図9において、60は電力需要家に設けられた電力力率制御システムで、CT,PTで検出した電流,電圧から無効電力PV1、有効電力PV2、力率PV3を検出する無効電力計61、有効電力62、力率計63と、進相コンデンサ増減設定器64からの設定無効電力と無効電力PV1とを比較する比較器65と、この無効電力偏差に基づいて力率改善用進相コンデンサSC1〜SCnの投入用電磁接触器MC1〜MCnを制御して進相コンデンサSC1からSCnを台数制御する進相コンデンサ台数制御部で構成されている。なお図中、Bは母線、CBは遮断器を示す。
【0054】
この電力力率制御システム60によれば、無効電力偏差が少なくなるように進相コンデンサ投入台数を制御できる。
【0055】
1は電力力率制御システム60の制御性能を評価する評価システムで、判定部3、前処理部4、推論部5、結果処理部6で構成されている。
【0056】
判定部3は、プロセスデータである有効電力PV2を取り込むと共に、評価時間T1、基準有効電力量TV2を設定する。評価時間は判定する単位時間幅であり、前処理部の評価時間と同一とする。基準有効電力量は、評価タイミングを判定するための目標値である。演算処理としては、実施の形態1と同様に、有効電力PV2を単位時間について時間積分し、基準有効電力量以下の時は評価タイミングをOFFとして評価不要を出力する。多いときは消化タイミングをONとし、前処理部4、推論部5、結果処理部6の処理を動作させる。
【0057】
前処理部4は、プロセスデータである進相コンデンサ入・切信号DV1、無効電力PV1、有効電力PV2、力率PV3を取り込むと共に、評価時間T1、目標無効電力帯SV1N,SV1L、目標力率帯SV3H,SV3Lを設定する。評価時間は評価する単位時間幅であり、その他はプロセスデータの目標値幅である。演算処理としては実施の形態1と同様に、単位時間における目標値幅からの逸脱量を時間積分し、無効電力偏差量HV1、力率偏差量HV3を出力する。また、進相コンデンサ入・切信号DV1を単位時間幅についてカウントとし、その回数をポンプ運転・停止回数HV0として出力すると共に、有効電力PV2を単位時間について時間積分し、有効電力量HV2として出力する。
【0058】
推論部5は、評価対象データとして進相コンデンサ入・切回数HV0、無効電力偏差量HV1、有効電力量HV2、力率偏差量HV3を入力し、実施の形態1と同様にフィジィ推論を行い評価結果データR1を出力する。
【0059】
【表4】
【0060】
結果処理部6は、入力した評価結果データをR1を実施の形態1と同様に、設定した評価判定のしきい値により5段階の評価判定を行い、出力する。
【0061】
この実施の形態4によれば、
(1)電力力率制御についての総合的な制御性能の評価を、オンラインで且つリアルタイムで常時評価できるため、制御アルゴリズムや制御パラメータ等の各種制御要素の全般的な妥当性に関して、迅速で早期の対応が可能となる。
(2)さらに、電力プロセスの変動に対応して、最適で適切な電力力率制御系のチューニングが可能となり、進相コンデンサの入切頻度低減による進行コンデンサの長寿命化と共に、電力力率の安定化が期待できる。
(3)電力力率制御についての総合的な制御性能の評価を、自動化・省人化できるため、オペーレータに対する負担が軽減される。また、電力力率の運転監視について、経験が浅いオペーレータでも可能となる。
(4)評価時間や評価判定のしきい値等の設定を修正することにより、多様で広範囲な電力プロセス状況に対応が容易である。
(5)評価結果にはファジィ推論を採用しており、柔軟な評価アルゴリズムの構成が可能である。また、評価ルールの変更等も容易にできる。
【0062】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
(1)総合的な制御性能の評価を自動化・省人化できることになり、経験の浅いオペーレータで対応が可能となる。
(2)オンライン及びリアルタイムで評価できるため、プロセス状況に対する評価の結果の遅延が無くなることになる。このため、制御性能に対する迅速で早期の対応が可能となり、プロセスに対する悪影響を回避できる可能性が大きくなる。
【0063】
(3)ファジィ推論を使用しており柔軟な評価アルゴリズムの構成が可能であり、評価ルールの構築や変更・修正なども容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施モデルを示すブロック図。
【図2】実施の形態1にかかる送水ポンプ台数制御における制御性能リアルタイム評価システム構成図。
【図3】判定部の演算処理説明図。
【図4】前処理部の演算処理説明図。
【図5】推論部のメンバーシップ関数を示すグラフ。
【図6】結果処理部の評価判定説明図。
【図7】実施の形態2にかかる雨水ポンプ台数制御システムにおける制御性能リアルタイム評価システム構成図。
【図8】実施の形態3にかかる曝気ブロワ台数制御における制御性能リアルタイム評価システム構成図。
【図9】実施の形態4にかかる電力力率制御における制御性能リアルタイム評価システム構成図。
【符号の説明】
1…制御性能リアルタイム評価システム
3…判定部
4…前処理部
5…推論部
6…結果処理部
10…送水ポンプ台数制御システム
13…浄水ポンプ井水位計
14n…送水ポンプ
15…送水流量計
17…配水池水位計
18…配水流量計
23…ポンプ台数制御部
30…雨水ポンプ台数制御システム
31…流入量計
33…ポンプ井水位計
34n…揚水流量計
40…曝気ブロワ台数制御部
42n…風量計
44n…曝気ブロワ
47…吐出圧力計
59…ブロワ台数制御部
60…電力力率制御システム
61…無効電力計
62…有効電力計
63…力率計
66…進相コンデンサ台数制御部
CS…制御システム
P…プロセス
SC…進相コンデンサ
PVn…プロセスデータ
DVn…制御指標データ
HVn…評価対象データ
Rn…評価結果データ
An…しきい値
Tm…評価時間(設定)
TVm…基準プロセス量(設定)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a real-time evaluation method for a discrete control system in which an evaluation on the overall control performance of various automatic controls in a discrete system performed by a control device such as a process controller is performed on-line and in real time using fuzzy reasoning.
[0002]
[Prior art]
Unlike continuous systems that always control processes, automatic control of discrete systems is often performed in a discrete manner depending on the process fluctuations. For this reason, it is not possible to evaluate the control performance only with simple process data, and it is necessary to specify a control index that reveals the automatic control performance. In addition, automatic control of continuous systems may be included, and comprehensive controllability is evaluated by a person with experience and knowledge with reference to various process data and control indexes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to comprehensively evaluate the control performance of a discrete control system, people with experience and knowledge are referring to various process data and control indexes, and there are the following problems.
[0004]
(1) Since various process data and control indicators are used as a reference, only people with experience and knowledge can evaluate them.
[0005]
(2) Since a control index is referred to together with various process data, a certain amount of time is required for evaluation.
[0006]
(3) Since evaluation is performed by humans, evaluation cannot be performed online or in real time.
[0007]
(4) Since the human determines the timing for evaluation, the result of the evaluation is delayed with respect to the process status. For this reason, it is not possible to quickly respond to the control contents, and as a result, there is a possibility of adversely affecting the process.
[0008]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a real-time evaluation method for a discrete control system that can automate and save labor in evaluating the control performance of the discrete control system. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The first first aspect of the present invention is a water pump number control system for supplying water from a water purification pump well to a water reservoir via a water pump. The water level of the water purification pump well, the operation / stop signal of the water pump, the water level of the water reservoir, In what evaluates the control performance in real time by detecting each value of the water flow rate to the distribution reservoir and the drainage flow rate from the drainage basin,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the water distribution flow value and a preset evaluation time, a reference water distribution amount, an evaluation timing signal, a water level of the water purification pump well, a water pump operation / stop signal, a water level of the water reservoir, and Each value of the water flow rate to the reservoir and the drainage flow rate from the drainage basin, the evaluation time, the target flow rate deviation zone, the target reservoir level level, and the target water purification pump well zone are introduced at each evaluation timing from the judgment unit. Fuzzy at the evaluation timing from the determination unit based on each signal from the pre-processing unit that outputs the number of pump operations / stops, flow rate deviation amount, reservoir water level deviation amount, and purified water pump well level deviation amount. An inference unit that infers and outputs the evaluation result data, and a result processing unit that takes in the evaluation result data from the inference unit, performs threshold processing at the evaluation timing, and determines the evaluation It is an feature.
[0010]
A second aspect of the present invention is a system for controlling the number of storm water pumps for pumping water from a pump well to a water treatment process via a storm water pump, the inflow flow rate flowing into the pump well, the water level of the pump well, and the operation / stop signal of the storm water pump. In what evaluates control performance in real time by detecting each value of pumping flow rate to water treatment process,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the inflow rate value, a preset evaluation time, and a reference water distribution amount, an inflow rate that flows into the pump well, a water level of the pump well, and an operation / stop signal of the rainwater pump , Each value of the pumping flow rate to the water treatment process, the evaluation time, the target flow deviation zone, and the target pump well zone, and the pump operation / stop count, the flow deviation amount at each evaluation timing from the determination unit, And a preprocessing unit that outputs the water level deviation amount of the water purification pump well, an inference unit that outputs fuzzy inference at the evaluation timing from the determination unit based on each signal from the preprocessing unit, and outputs the evaluation result data. And a result processing unit that takes in the evaluation result data from the above and performs threshold value processing at the evaluation timing to make an evaluation determination .
[0011]
A third aspect of the present invention is an aeration blower unit control system for sending air volume to an aeration tank via an intake duct and an aeration blower. In what evaluates the control performance in real time by detecting the discharge pressure signal of
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the suction air flow value, a preset evaluation time, a reference suction amount, and an evaluation timing signal, and each value of the suction air flow, blower operation / stop signal, and discharge pressure, and the evaluation A pre-processing unit that introduces time and a target discharge pressure zone and outputs the number of blower operations / stops, the suction amount, and the discharge pressure deviation amount at each evaluation timing from the determination unit, and each signal from the pre-processing unit An inference unit for fuzzy inference at the evaluation timing from the determination unit and outputting evaluation result data, and a result process for evaluation evaluation by taking in the evaluation result data from the inference unit and performing threshold processing at the evaluation timing Part .
[0012]
A fourth aspect of the present invention is a system that detects reactive power, active power, and power factor of a power system, and controls a phase advance capacitor based on each detected value. The system includes reactive power, active power, power factor, and phase advance. In order to evaluate the control performance of the power factor control system in real time by introducing a capacitor on / off signal,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal indicating that the evaluation is unnecessary based on the active power value, a preset evaluation time, and a reference active power amount, the reactive power, active power, power factor, and phase advance capacitor on / off signal Each of the values, the evaluation time, the target reactive power amount band, and the target power factor band are introduced, and the reactive power deviation amount, active power, power factor deviation amount, and phase advance capacitor on / off at each evaluation timing from the determination unit A preprocessing unit that outputs the number of times, an inference unit that outputs fuzzy inference at the evaluation timing from the determination unit based on each signal from the preprocessing unit, and outputs evaluation result data; and evaluation result data from the inference unit And a result processing unit that performs evaluation and judgment by performing threshold processing at the evaluation timing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The control performance real-time evaluation system of the water pump number control system will be described with reference to FIGS. In FIG. 2 ,
[0015]
A
[0016]
According to the water pump
[0017]
[0018]
The
[0019]
[Expression 1]
[0020]
The pre-processing unit 4 takes in the pump operation / stop signal DV 1 , the distribution flow rate PV 1 , the water supply flow rate PV 2 , the distribution reservoir water level PV 3 , and the water purification pump well water level PV 4 , which are process data, and the evaluation time T 1 , target Flow rate deviation zones SV 1H and SV 1L , target reservoir water level zones SV 3H and SV 3L , and target water purification pump well level zones SV 4H and SV 4L are set. The evaluation time T 1 is a unit time width to be evaluated, and the other is a target value width of the process data.
[0021]
As the arithmetic processing, the deviation amount from the target value width in the unit time width is integrated over time, and the flow rate deviation amount HV 1 , the reservoir level deviation amount HV 3 , and the water purification pump well level deviation amount HV 4 are output.
[0022]
In this case, for the PV 1, PV 2, by comparing the BV 1 as shown in FIGS. 4 (a) and (2) as PV 1 -PV 2 = BV 1 SV 1H, and SH 1L seek HV 1, HV n .
[0023]
[Expression 2]
[0024]
Also, for the PV 3, PV 4, and replaced with the BV 1 → PV 3, PV 4 , obtains the HV n by comparing the SV nH, SV nL as shown in FIG. 4 (b) and
[0025]
[Equation 3]
[0026]
Further, the count for the pump operation-stop signal DV 1 unit time width T 1, and outputs the count as the pump operation and stopping times HV 0.
[0027]
The
[0028]
[Table 1]
[0029]
When the evaluation timing from the
[0030]
The result processing unit 6 performs five-step evaluation determination based on the set evaluation determination threshold value shown in FIG. 6 and outputs the input evaluation result data R 1 .
[0031]
According to
(1) Since the overall control performance evaluation for the number of water pumps can be constantly evaluated online and in real time, the overall compromise of various control elements such as control algorithms and control parameters can be quickly and quickly determined. Correspondence becomes possible.
(2) In addition, it becomes possible to tune the optimal and appropriate number of water pump control systems in response to fluctuations in the water supply process, to increase the service life of the pump by reducing the frequency of stoppage of the water pump and to stabilize the water operation. I can expect.
(3) Since the evaluation of the mutual control performance for controlling the number of water pumps can be automated and labor-saving, the burden on the operator is reduced. In addition, even an inexperienced operator can monitor the operation of the water supply process.
(4) By modifying the settings such as the evaluation time and the threshold value for evaluation determination, it is possible to easily cope with various and wide water supply process situations.
(5) Fuzzy reasoning is adopted for the evaluation result, and a flexible evaluation algorithm configuration is possible. In addition, the evaluation rule can be easily changed.
[0032]
Embodiment 2
A real-time control performance evaluation method of the rainwater pump number control system will be described with reference to FIG. In FIG. 7, 30 is a rainwater pump number control system, a
[0033]
A
[0034]
According to this rainwater
[0035]
[0036]
The preprocessing unit 4 takes in the pump operation / stop signal DV 1 , the inflow flow rate PV 1 , the pumping flow rate PV 2 , and the pump well level PV 3 which are process data, and the evaluation time T 1 , the target flow rate deviation band SV 1H , SV. 1L , target pump well level zone SV3H , SV3L is set. The evaluation time T 1 is a unit time width to be evaluated, and the other is a target value width of the process data. As the calculation processing, as in the first embodiment, the deviation amount from the target value width in the unit time width is time integrated, and the flow rate deviation amount HV 1 and the pump well level deviation amount HV 3 are output. Further, the count for the unit time width Hope operation and stop signals DV 1, and outputs the count as the pump operation and stopping times HV 0.
[0037]
The
[0038]
[Table 2]
[0039]
The result processing unit 6 performs the five-stage evaluation determination based on the set evaluation determination threshold value and outputs the input evaluation result data P as in the first embodiment.
[0040]
According to the second embodiment,
(1) Since comprehensive evaluation of the control performance of the control of the number of rainwater pumps can be performed on-line and constantly in real time, the overall compromise of various control elements such as control algorithms and control parameters can be quickly and quickly Correspondence becomes possible.
(2) In addition, it is possible to tune the optimal and appropriate control system for the number of rainwater pumps in response to fluctuations in the stormwater process. Operation can be expected.
(3) Since the overall control performance evaluation for the control of the number of rainwater pumps can be automated and labor-saving, the burden on the operator is reduced. In addition, even an inexperienced operator can perform operation monitoring of the rainwater process.
(4) By correcting the setting of the evaluation time, the threshold for evaluation determination, etc., it is easy to deal with a wide range of other rainwater process conditions.
(5) Fuzzy reasoning is adopted for the evaluation result, and a flexible evaluation algorithm configuration is possible. In addition, the evaluation rule can be easily changed.
[0041]
The control performance real-time evaluation method of the aeration blower number control system will be described with reference to FIG. In FIG. 8,
[0042]
A
[0043]
And wind meter 42 1 through 42 n for detecting the air volume flowing through the inlet valve 43 1 ~ 43 n, the difference between the air volume from the signal and Kazeryoukei 42 1 through 42 n from the
[0044]
An
[0045]
According to this aeration blower number control system A 3 , the number of aeration blowers can be controlled so that the air flow deviation is reduced.
[0046]
[0047]
The
[0048]
The preprocessing unit 4 takes in the blower operation / stop signal DV 1 , the suction air volume PV 1 , and the discharge pressure PV 2 as process data, and sets the evaluation time T 1 and the target discharge pressure bands SV 2H and SV 1L . The evaluation time is a unit time width to be evaluated, and the other is a target value width of the process data. As the calculation process, the deviation amount from the target value width in the unit time width is time-integrated as in the first embodiment, and the discharge pressure deviation amount HV 2 is output. Further, the counted blower operation and stop signals DV 1 the unit time width, and outputs the number as a blower operation and number of stops HV 0, and time integration for the suction air amount PV 1 unit time, output as a suction amount HV 1 To do.
[0049]
As in the first embodiment, the
[0050]
[Table 3]
[0051]
The result processing unit 6 performs the five-stage evaluation determination on the input evaluation result data R 1 in accordance with the evaluated evaluation determination threshold value as in the first embodiment, and outputs the result.
[0052]
According to
(1) Since the overall control performance of the aeration blower unit control can be constantly evaluated online and in real time, the overall validity of various control elements such as control algorithms and control parameters can be determined quickly and quickly. Correspondence becomes possible.
(2) In addition, it is possible to tune the optimal and appropriate aeration blower unit control system in response to fluctuations in the aeration process, to extend the life of the blower by reducing the frequency of stoppage of the aeration blower, and to stabilize the aeration pressure Improvement in water quality can be expected.
(3) Since the evaluation of the overall control performance for controlling the number of aeration blowers can be automated and labor-saving, the burden on the operator is reduced. Even an inexperienced operator can monitor the operation of the aeration process.
(4) It is easy to deal with a wide variety of aeration process situations by modifying the settings such as the evaluation time and the threshold for evaluation determination.
(5) Fuzzy reasoning is adopted for the evaluation result, and a flexible evaluation algorithm configuration is possible. Also, the evaluation rule can be easily changed.
[0053]
Embodiment 4
A real-time evaluation method of the power factor control system will be described with reference to FIG. In FIG. 9, 60 is a power power factor control system provided in a power consumer, and a reactive power meter that detects reactive power PV 1 , active power PV 2 , and power factor PV 3 from current and voltage detected by CT and PT. 61,
[0054]
According to the power
[0055]
[0056]
The
[0057]
The pre-processing unit 4 takes in the phase advance capacitor on / off signal DV 1 , the reactive power PV 1 , the active power PV 2 , and the power factor PV 3 which are process data, as well as the evaluation time T 1 , the target reactive power band SV 1N , SV 1L and target power factor bands SV 3H and SV 3L are set. The evaluation time is a unit time width to be evaluated, and the other is a target value width of the process data. As the calculation processing, as in the first embodiment, the deviation amount from the target value width in unit time is integrated over time, and the reactive power deviation amount HV 1 and the power factor deviation amount HV 3 are output. Further, the phase advance capacitor on / off signal DV 1 is counted as a unit time width, and the number of times is output as the pump operation / stop count HV 0 , and the active power PV 2 is time-integrated per unit time, and the active power amount HV Output as 2 .
[0058]
The
[0059]
[Table 4]
[0060]
The result processing unit 6 performs the five-stage evaluation determination based on the set evaluation determination threshold value and outputs the input evaluation result data R 1 as in the first embodiment.
[0061]
According to the fourth embodiment,
(1) Since it is possible to constantly evaluate the overall control performance of the power factor control on-line and in real time, it is quick and early regarding the general validity of various control elements such as control algorithms and control parameters. Correspondence becomes possible.
(2) In addition, the power factor control system can be tuned optimally and appropriately in response to fluctuations in the power process, and the life of the advancing capacitor can be extended by reducing the frequency of turning on and off of the phase advance capacitor. Stabilization can be expected.
(3) Since the evaluation of the overall control performance for the power factor control can be automated and labor-saving, the burden on the operator is reduced. In addition, it is possible for an operator with little experience to monitor the operation of the power factor.
(4) It is easy to deal with a wide variety of power process situations by modifying the settings such as the evaluation time and the threshold for evaluation determination.
(5) Fuzzy reasoning is adopted for the evaluation result, and a flexible evaluation algorithm configuration is possible. In addition, the evaluation rule can be easily changed.
[0062]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect described below.
(1) Comprehensive control performance evaluation can be automated and labor-saving, and can be handled by an inexperienced operator.
(2) Since the evaluation can be performed online and in real time, there is no delay in the result of the evaluation with respect to the process status. For this reason, it is possible to quickly and quickly cope with the control performance, and the possibility of avoiding adverse effects on the process is increased.
[0063]
(3) Since fuzzy reasoning is used, a flexible evaluation algorithm can be configured, and evaluation rules can be easily constructed, changed, and corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an implementation model of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a control performance real-time evaluation system in the control of the number of water pumps according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of calculation processing of a determination unit.
FIG. 4 is an explanatory diagram of calculation processing of a preprocessing unit.
FIG. 5 is a graph showing a membership function of an inference section.
FIG. 6 is an explanatory diagram of evaluation judgment of a result processing unit.
FIG. 7 is a configuration diagram of a control performance real-time evaluation system in the rainwater pump number control system according to the second embodiment;
FIG. 8 is a configuration diagram of a control performance real-time evaluation system in the control of the number of aeration blowers according to the third embodiment.
FIG. 9 is a configuration diagram of a control performance real-time evaluation system in the power factor control according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... control performance real-
TV m ... Reference process amount (setting).
Claims (4)
前記配水流量値と予め設定された評価時間、基準配水量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、前記浄水ポンプ井の水位、送水ポンプの運転/停止信号、配水池の水位及び配水池への送水流量と排水池からの排水流量の各値と前記評価時間と目標流量偏差帯、目標配水池水位帯及び目標浄水ポンプ井水帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にポンプ運転/停止回数、流量偏差量、配水池水位偏差量及び浄水ポンプ井水位偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とする離散制御系のリアルタイム評価方式。 This is a control system for the number of water pumps that send water from the water purification well to the water reservoir via the water pump. The water level of the water purification well, the operation / stop signal of the water pump, the water level of the water distribution reservoir, the water flow rate to the water distribution reservoir, and the drainage In what evaluates the control performance in real time by detecting each value of drainage flow from the pond,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the water distribution flow value and a preset evaluation time, a reference water distribution amount, an evaluation timing signal, a water level of the water purification pump well, a water pump operation / stop signal, a water level of the water reservoir, and Each value of the water flow rate to the reservoir and the drainage flow rate from the drainage basin, the evaluation time, the target flow rate deviation zone, the target reservoir level level, and the target water purification pump well zone are introduced at each evaluation timing from the judgment unit. Fuzzy at the evaluation timing from the determination unit based on each signal from the pre-processing unit that outputs the number of pump operations / stops, flow rate deviation amount, reservoir water level deviation amount, and purified water pump well level deviation amount. An inference unit that infers and outputs the evaluation result data, and a result processing unit that takes in the evaluation result data from the inference unit, performs threshold processing at the evaluation timing, and determines the evaluation Real time evaluation method of the discrete control system characterized.
前記流入流量値と予め設定された評価時間、基準配水量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、ポンプ井に流入する流入流量とポンプ井の水位、雨水ポンプの運転/停止信号、水処理プロセスへの揚水流量の各値と前記評価時間と目標流量偏差帯、及び目標ポンプ井水帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にポンプ運転/停止回数、流量偏差量、及び浄水ポンプ井水位偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とする離散制御系のリアルタイム評価方式。 A system for controlling the number of storm water pumps that pump water from a pump well to a water treatment process via a storm water pump. The inflow flow into the pump well, the water level of the pump well, the operation / stop signal of the storm water pump, and the pumping to the water treatment process In what evaluates control performance in real time by detecting each value of flow rate,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the inflow rate value, a preset evaluation time, and a reference water distribution amount, an inflow rate that flows into the pump well, a water level of the pump well, and an operation / stop signal of the rainwater pump , Each value of the pumping flow rate to the water treatment process, the evaluation time, the target flow deviation zone, and the target pump well zone, and the pump operation / stop count, the flow deviation amount at each evaluation timing from the determination unit, And a preprocessing unit that outputs the water level deviation amount of the water purification pump well, an inference unit that outputs fuzzy inference at the evaluation timing from the determination unit based on each signal from the preprocessing unit, and outputs the evaluation result data. A real-time evaluation method for a discrete control system , comprising: a result processing unit that takes in the evaluation result data from the data and performs threshold value processing at the evaluation timing to make an evaluation determination .
前記吸込風量値と予め設定された評価時間、基準吸込量に基づき評価不要と評価タイミング信号を出力する判定部と、前記、吸込風量、ブロワ運転/停止信号、及び吐出圧力の各値と前記評価時間と目標吐出圧力帯を導入し、前記判定部からの評価タイミング毎にブロワ運転/停止回数、吸入量、及び吐出圧力偏差量を出力する前処理部と、この前処理部からの各信号に基づき前記判定部からの評価タイミングでファジィ推論して評価結果データを出力する推論部と、この推論部からの評価結果データを取り込んで前記評価タイミングでしきい値処理を行って評価判定する結果処理部とを有することを特徴とする離散制御系のリアルタイム評価方式。 A system for controlling the number of aeration blowers that sends air volume to the aeration tank via the suction duct and aeration blower. In order to evaluate control performance in real time,
A determination unit that outputs an evaluation timing signal based on the suction air flow value, a preset evaluation time, a reference suction amount, and an evaluation timing signal, and each value of the suction air flow, blower operation / stop signal, and discharge pressure, and the evaluation A pre-processing unit that introduces time and a target discharge pressure zone and outputs the number of blower operations / stops, the suction amount, and the discharge pressure deviation amount at each evaluation timing from the determination unit, and each signal from the pre-processing unit An inference unit for fuzzy inference at the evaluation timing from the determination unit and outputting evaluation result data, and a result process for evaluation evaluation by taking in the evaluation result data from the inference unit and performing threshold processing at the evaluation timing A real-time evaluation method for a discrete control system.
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