JP5491851B2 - フィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法 - Google Patents

Description

本発明は制御対象を制御するフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法に関する。

制御の手法としては、制御系の出力の一部を入力側に戻して制御対象を制御するフィードバック制御と、制御対象の状態の目標値を設定し設定した目標値を実現できる入力を一方的に与えるフィードフォワード制御が知られている。

制御系の多くは、制御対象の特性を把握する事が難しく、外乱が避けられないため、フィードバック制御を用いて外乱を抑制するフィードバック制御系が採用されている。しかし、フィードバック制御はフィードバック信号（現在値）と目標値を比較して入力値を決定しているため、応答に対する適応性に欠点が見られる。

一方、フィードフォワード制御は、現在値を用いない制御であることから追従性・即応性に優れており、フィードバック制御と比較して制御の安定性を比較的容易に高めることができる利点がある。そこで、フィードバック制御の欠点を補うため、フィードバック制御系にフィードフォワード制御系を組み合わせた制御装置および制御方法が採用されている。

フィードバック制御系にフィードフォワード制御系を組み合わせて構築された制御系を採用する従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法では、フィードフォワード制御系が突発的に生じる外乱を検知あるいは推定することによって操作量が決定されるため、外乱が突発的に生じている状況下では非常に有効である。このような従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法の一例としては、特開２００５−３１０３４８号公報（特許文献１）に記載されるものがある。

特開２００５−３１０３４８号公報

上述したような従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法の適用例を図７，８を引用して説明するとともに、一般的な（従来の）フィードフォワード制御装置およびその課題について簡潔に説明する。

図７は、従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法の適用例を示す説明図であり、より詳細には、従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法を適用した発電プラントにおける主蒸気系統１を概略的に示した系統図である。

図７に示される主蒸気系統１は、タービン２の加減弁３と、タービンバイパス弁４と、タービンバイパス蒸気の減温スプレー弁５とを有し、いわゆるランキンサイクルを構成する。主蒸気系統１では、加減弁３を経由してボイラ６からの高温の蒸気がタービン２へ供給される一方、タービンバイパス弁４を経由して復水器７へ供給される。蒸気が復水器７へ供給される際には、高温蒸気によって復水器７が損傷しないように、減温スプレー弁５によりスプレー水を減温器８に注入してタービンバイパス弁４を経由するバイパス蒸気の温度を低減する。

バイパス蒸気の温度は減温器８の下流側かつ復水器７の上流側に設置されたバイパス蒸気温度センサ９によって計測される。また、状況に応じて、適宜、タービンバイパス弁４の開度が調整されるが、タービンバイパス弁４の開度はバイパス弁開度センサ１０によって検知されたタービンバイパス弁４の開度に基づいて行なわれる。尚、図７に示される符番１１は復水器７からの水をボイラ６および減温器８へ搬送するためのポンプである。

図８は、図７に示される発電プラントの主蒸気系統１の制御に適用される一般的な（従来の）フィードフォワード制御装置２０のブロック線図である。

図８に示されるフィードフォワード制御装置２０は、フィードフォワード制御部２１からの出力とＰＩＤ制御部２２からの出力とを加算したものを制御装置全体としての出力（操作量）として減温スプレー弁５へ送ることによって、減温スプレー弁５の開度を制御するように構成されている。

より詳細に説明すると、フィードフォワード制御装置２０は、バイパス弁開度センサ１０によって検知される現在のタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）ｐｎを指標にして、その開度に適切なゲインを乗算した値を先行要素ｆとするフィードフォワード制御系としてのフィードフォワード制御部２１と、バイパス蒸気温度センサ９で計測された実温度である測定値（Process Variable：ＰＶ）と予め設定された目標値（Setpoint Variable：ＳＶ）を記憶した記憶器２３から出力される目標値との偏差を出力する減算器２４からの出力に応じてＰＩＤ制御部２２がＰＩＤ制御（温度制御）を行なうフィードバック制御系とを組み合わせて構成されており、両制御系からの出力を加算器２５で加算して出力する。

フィードフォワード制御装置２０では、フィードフォワード制御部２１がタービンバイパス弁４の開度ｐｎに予め適切なゲインを記憶しておいた記憶器２６からの出力（ゲイン）を乗算器２７で乗算しゲイン調整した値を先行要素ｆとするフィードフォワード制御を行なうので、タービンバイパス弁４が開弁してバイパス蒸気が流入した（突変的な温度上昇が生じた）直後から減温スプレー弁５を開弁させることができる。すなわち、ＰＩＤ制御のみでは発生してしまう制御遅れの問題を回避若しくは大きく軽減することができ、高温のバイパス蒸気が復水器７へ流入する事態を回避できる。そして、それでも発生する誤差に対してはＰＩＤ制御によって微調整される。

尚、図８では説明を簡単にするために先行要素の量は単にバイパス弁開度センサ１０が検知したバイパス弁開度ｐｎにゲインを乗算したものとしたが、より精度を追求するためにタービンバイパス弁４の流量特性や減温器８の上流側の蒸気温度を利用してエンタルピー等を算出して先行要素を演算する場合もある。

しかしながらフィードフォワード制御装置２０では、突変的に変動が終息して定常安定状態になったときでも常に先行要素が利いている（信号をフォワードしている）ため、フィードフォワード制御部２１の制御動作が却って偏差が大きくなってしまい、先行要素を利かせていることが逆に制御系全体として捉えるとＰＩＤ温度制御の外乱要因となってしまうといった弊害があった。

具体的に説明すると、現状は定常安定状態にあるのでタービンバイパス弁４の開閉は微小かつ緩慢な開閉であり、このような変動に対してはＰＩＤ制御でも充分な追従性を有するが、常に先行要素が利いているため、タービンバイパス弁４の開閉に応答して減温スプレー弁５を開閉することになり、これがバイパス蒸気の温度を無用に変動させる要因となる。

以上の点に鑑みれば、フィードフォワード制御は、制御対象となる物理量の変化量が大きいときは先行要素の作用を強くし、定常安定状態に入り物理量の変化量が小さいときは先行要素の作用を弱くする（又は零にする）ことが望ましいと考えられる。

このため、フィードフォワード制御装置２０が有する上記課題を解消するためには、フィードフォワード制御は指標となるプロセス量の変化量が大きいときは先行要素ｆを大きくし、定常安定状態に入りプロセス量の変化量が小さいときは先行要素ｆを小さくする（又は零にする）制御を実現する必要がある。換言すれば、制御回路上で微分器又は微分器と等価的な構成を実現する必要がある。

ところが、物理量の変化量を取り扱うに際しては、技術的課題が存在する。ここでいう「変化量」は数学的に微分に該当するが、一般産業の制御分野において、変化量である微分要素（Ｄ要素）を使用する例は、比例動作（Proportional Action：Ｐ）、積分動作（Integral Action：Ｉ）および微分動作（Derivative Action：Ｄ）を組み合わせたＰＩＤ制御のＤ要素として使用される以外には一般的ではない。また、制御回路上で微分器を実現するとなると、いわゆる「不完全微分器等」の取り扱いが難しく、変化量演算（時間要素）の取り扱いが複雑になってしまう傾向があった。

さらに、Ｄ要素は、スパイク状の外乱ノイズを検知するとそれに大きく応答して動作が不安定になるという欠点があるため、Ｄ要素を使用した制御回路は上記欠点を克服する観点から制御ロジックやアルゴリズムが複雑になる傾向があり、読み取りや理解が難しくなる傾向があった。

そこで、本発明は、制御回路の構成を複雑化させることなく、変化量演算の取り扱いを容易化したフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るフィードフォワード制御装置は、上述した課題を解決するため、あるプロセス量を指標にして出力する先行要素の量を決定するフィードフォワード制御系を具備し、前記フィードフォワード制御系は、現在のプロセス量を入力し、サンプリング周期毎に逐次記憶する記憶部から記憶した過去のプロセス量を読み出して入力時から所定時間を経過した時に出力する遅延演算処理手段と、前記遅延演算処理手段に入力される現在のプロセス量と前記遅延演算処理手段から出力される現在から前記所定時間前のプロセス量との差を演算し、前記所定時間で変化したプロセス量の変化分を算出する第１の変化量算出手段と、前記遅延演算処理手段に入力される過去の一時点のプロセス量と前記遅延演算処理手段から出力される前記過去の一時点から前記所定時間前の時点のプロセス量との差を演算し、前記過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記所定時間が経過するまでの間に変化したプロセス量の変化分を算出する第２の変化量算出手段と、前記第１の変化量算出手段の出力と前記第２の変化量手段の出力とを平均する平均値算出手段と、前記先行要素の量を、前記平均値算出手段の出力に基づいて調整するように構成されたことを特徴とする。

本発明の実施形態に係るフィードフォワード制御方法は、上述した課題を解決するため、プロセス量を記憶する記憶部から記憶したデータを読み出して所定時間遅延させて出力する遅延演算処理手段と、現在のプロセス量と前記遅延演算手段から出力される現在から前記所定時間前のプロセス量との変化分を出力する第１の変化量算出手段と、過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記過去の一時点までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出する第２の変化量算出手段と、前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力を平均する平均値算出手段と、前記平均値算出手段からの出力される前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力の平均値に基づいてフィードフォワード制御の先行要素の量を調整して出力する先行要素量調整手段とを具備する装置を用いたフィードフォワード制御方法であり、前記遅延演算処理手段が、あるプロセス量について現在のプロセス量を入力し前記記憶部にサンプリング周期毎に逐次記憶するステップと、前記遅延演算処理手段が、前記記憶部に記憶させた過去のプロセス量を入力時から前記所定時間が経過する毎に順次出力するステップと、前記第１の変化量算出手段が、現在から前記所定時間前の時点から現在までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出し出力するステップと、前記第２の変化量算出手段が、前記過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記過去の一時点までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出し出力するステップと、前記平均値算出手段が、前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力を平均し出力するステップと、前記先行要素量調整手段が、前記平均値算出手段から出力される前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力の平均値に基づいてフィードフォワード制御の先行要素の量を調整して出力するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、サンプリング遅延器と減算器とによって、プロセス量の変化量に応じてフィードフォワード制御の先行要素の量を調整可能なフィードフォワード制御系を構成することができるので、従来よりも簡単な構成でプロセス量の変化量に応じた先行要素の量を調整可能で、変化量演算の取り扱いを簡便化したフィードフォワード制御を実現することができる。

また、本発明によれば、プロセス量の変化量が大きいときは先行要素を大きく、定常安定状態に入りプロセス量の変化量が小さいときは先行要素を小さく作用させる又は作用させないフィードフォワード制御を実現することができるので、先行要素を常に作用させていることにより生じ得る外乱を抑制することができる。

本発明に係るフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法に適用されるサンプリング遅延器を説明する図であり、（Ａ）はサンプリング遅延器のブロック図、（Ｂ）はサンプリング遅延器の入力信号と出力信号との関係を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係るフィードフォワード制御装置のブロック線図。 本発明の第２の実施形態に係るフィードフォワード制御装置のブロック線図。 本発明の第３の実施形態に係るフィードフォワード制御装置のブロック線図。 本発明の第４の実施形態に係るフィードフォワード制御装置のブロック線図。 本発明の第５の実施形態に係るフィードフォワード制御装置のブロック線図。 従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法の適用例であり、従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法を適用した発電プラントにおける主蒸気系統を概略的に示した系統図。 従来のフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法を適用した場合のブロック図。

以下、本発明に係るフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

本発明に係るフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法（各実施の形態で後述するフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅおよびフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを用いた制御方法）では、従来の微分器を備えた制御装置と比較してより単純な構成で変化量演算の取り扱いの容易化を図った制御装置を実現している。具体的には、図２〜図６で後述するようにディジタル演算器をサンプリング遅延器５１として機能させて変化量演算の取り扱いを容易化している。

ディジタル演算器は、一般に１００ミリ秒（＝０．１秒）から５００ミリ秒（＝０．５秒）程度のサンプリング周期毎に所定のプログラム演算を実行するものであり、サンプリングデータを記憶する記憶部と所定のプログラムに従い演算を実行する演算処理部とを有する。このディジタル演算器の記憶部に所定のサンプリング周期毎にデータのサンプリングを行なったデータを記憶する一方で演算処理部に所定の周期前に取得したデータを出力するように演算処理させることによって、後述する図１に示されるようなサンプリング遅延器５１を構成することができる。

図１は本発明に係るフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法に適用されるサンプリング遅延器５１を説明する図であり、図１（Ａ）はサンプリング遅延器５１のブロック図、図１（Ｂ）はサンプリング遅延器５１の入力信号と出力信号との関係を示す説明図である。

図１（Ａ）に示されるサンプリング遅延器５１のブロック図に示される「Ｚ^−ｋ」の記載はサンプリング遅延器５１の出力が入力に対してｋ周期（ここでｋは任意の自然数）遅延することを意味する。すなわち、サンプリング遅延器５１は、図１（Ｂ）に示されるように、記憶したｋ周期前の入力を出力する処理を実行することによって、入力と同じ波形の出力をｋ周期遅延して出力するディジタル演算器である。

もし、ディジタル演算器のサンプリング周期が１００ミリ秒（０．１秒）であり、その演算処理として１０周期（ｋ＝１０）前の入力を出力するように演算処理するサンプリング遅延器５１を構成すれば、１秒（＝０．１秒×１０周期）の出力遅延が実現する。微分（変化量）の算出においては、どれだけの時間でそのプロセス量が変化したのかという時間要素の取り扱いがひとつのポイントであるが、このようなサンプリング遅延器５１を使用することで、時間要素がサンプリング周期の整数倍に整理／集約されて取り扱いを容易化することができる。本発明はこの点に着目したものである。

以下、図７に示された発電プラントの主蒸気系統１の制御に本発明を適用した場合を例として、本発明に係るフィードフォワード制御装置およびフィードフォワード制御方法を実施形態毎に説明する。尚、以下の説明では、図７で示した主蒸気系統１および各構成要素２〜１１については、同じ符号を付して説明を省略する。

［第１の実施形態］
図２は本発明の第１の実施形態に係るフィードフォワード制御装置の一実施例である第１のフィードフォワード制御装置５０Ａのブロック線図である。

図２に示される第１のフィードフォワード制御装置５０Ａは、図８に示される従来のフィードフォワード制御装置２０に対して、フィードフォワード制御部２１の代わりに第１のフィードフォワード制御部２１Ａを具備する点で相違するが、その他の構成要素については実質的に相違しない。そこで、本実施形態では従来のフィードフォワード制御装置２０に対して相違する第１のフィードフォワード制御部２１Ａを中心に説明し、他の構成要素については同じ符号を付して説明を簡略または省略する。

第１のフィードフォワード制御装置５０Ａは、図２に示されるように、ＰＩＤ制御部２２、記憶器２３および減算器２４で構成されるフィードバック制御系の出力であるＰＩＤ制御部２２からの出力と、フィードフォワード制御系からの出力である第１のフィードフォワード制御部２１Ａからの出力（先行要素）ｆａとを加算器２５で加算し、加算後の値を操作量として減温スプレー弁５へ出力する。

第１のフィードフォワード制御部２１Ａは、図８に示されるフィードフォワード制御部２１の乗算器２７の入力側に、減算器２４と、サンプリング遅延器５１ａとをさらに付加して構成される。ここで、サンプリング遅延器５１ａは図１に示されるサンプリング遅延器５１においてｋ＝１０の場合である。すなわち、サンプリング遅延器５１ａは１０周期前にサンプリングした入力値を出力する機能を有する。

第１のフィードフォワード制御部２１Ａでは、まず、バイパス弁開度センサ１０で検知される現在のタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）ｐｎが減算器２４の正（＋）側とサンプリング遅延器５１ａに入力される。現在のプロセス量ｐｎが入力されたサンプリング遅延器５１ａでは、入力された現在のプロセス量ｐｎに対する１０周期前のプロセス量（過去のプロセス量）ｐｐａが出力される。サンプリング遅延器５１ａから出力された１０周期前のプロセス量ｐｐａは減算器２４の負（−）側に入力される。

現在のプロセス量ｐｎと１０周期前のプロセス量ｐｐａが入力された減算器２４では、現在のプロセス量ｐｎから１０周期前のプロセス量ｐｐａが減算され、演算結果が出力される。減算器２４の演算結果は、現在から過去１０周期までの間に変化したプロセス量（変化量）ｖｎであり、このプロセス量の変化量ｖｎは減算器２４からゲイン調整手段としての乗算器２７に入力される。乗算器２７は入力されたプロセス量の変化量ｖｎに記憶器２６から読み出したゲインを乗算してゲイン調整した結果を先行要素ｆａとして出力する。加算器２５以降の処理は図８に示される従来のフィードフォワード制御装置２０と同様である。

このように、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａは、タービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を指標にして出力する先行要素の量を決定するフィードフォワード制御系としての第１のフィードフォワード制御部２１Ａを具備し、このフィードフォワード制御部２１Ａが、プロセス量ｐｎを入力しサンプリング周期毎に逐次記憶する記憶部と記憶部に記憶した過去のプロセス量ｐｐａを入力時から所定時間経過時に出力する遅延演算処理部とを有する第１の遅延演算処理手段としてのサンプリング遅延器５１ａと、このサンプリング遅延器５１ａ（第１のフィードフォワード制御部２１Ａ）に入力された現在のプロセス量ｐｎとサンプリング遅延器５１ａの出力である過去のプロセス量ｐｐａとの差を演算して出力する減算器２４を備え、先行要素（の量）ｆａを減算器２４の出力（プロセス量の変化量ｖｎ）の比例量に調整して出力するように構成されるので、プロセス量の変化量ｖｎに応じて先行要素ｆａを調整することができる。

従って、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａによれば、プロセス量の変化量ｖｎが大きいときは先行要素ｆａを大きく、定常安定状態に入りプロセス量の変化量ｖｎが小さいときは先行要素ｆａを小さく作用させるフィードフォワード制御を実現することができる。

また、第１のフィードフォワード制御部２１Ａは、現在のプロセス量ｐｎから所定時間（所定周期）でのプロセス量の変化量ｖｎを算出する変化量算出手段、すなわち、微分器と実質的に等価な手段を一のサンプリング遅延器５１ａと一の減算器２４によって実現することができるので、従来よりも比較的簡単な構成によって変化量の取り扱いが可能なフィードフォワード制御装置を実現することができる。

次に、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａが行なうフィードフォワード制御方法（以下、「第１のフィードフォワード制御方法」と称する。）について説明する。尚、フィードフォワード制御方法とは、フィードフォワード制御装置が行なう制御のうち、フィードフォワード制御系が行なう制御をいう。

第１のフィードフォワード制御方法は、第１のフィードフォワード制御部２１Ａで行なわれる。第１のフィードフォワード制御部２１Ａでは、第１のフィードフォワード制御部２１Ａに入力される現在のプロセス量ｐｎをサンプリング遅延器５１ａがサンプリング周期毎に記憶し、既に記憶された現在から１０周期前のプロセス量ｐｐａを出力する。続いて、減算器２４が現在のプロセス量ｐｎとサンプリング遅延器５１ａから出力された１０周期前のプロセス量ｐｐａとの差を求め、演算結果を出力する。続いて、減算器２４から出力されたサンプリング周期１０周期の間に変化したプロセス量の変化量ｖｎに対して乗算器２７が予め記憶器２６に設定されたゲインを与えて先行要素ｆａとして加算器２５へ出力する。

このようなステップがなされる第１のフィードフォワード制御方法によれば、現在のプロセス量ｐｎに基づいて、現在のプロセス量ｐｎと現在から１０周期前の過去のプロセス量ｐｐａとの差、すなわち、（現在から）１０周期前の時点から現在までの間におけるプロセス量の変化量ｖｎを算出し、この変化量ｖｎに比例する先行要素ｆａをフィードフォワード制御系の出力とすることができるので、プロセス量の変化量ｖｎが大きいときは先行要素ｆａを大きく、定常安定状態に入りプロセス量の変化量ｖｎが小さいときは先行要素ｆａを小さく作用させるフィードフォワード制御を実現することができる。

尚、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａの第１のフィードフォワード制御部２１Ａにおける適切なゲインが１である場合、第１のフィードフォワード制御部２１Ａが備える記憶器２６および乗算器２７は任意の構成とすることができる。すなわち、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａにおいて、記憶器２６および乗算器２７を備えないフィードフォワード制御系が構成される場合もある。この点は、後述する第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂ〜第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅについても同様である。

また、図２に示されるサンプリング遅延器５１ａは、図１に示されるサンプリング遅延器５１の一例にすぎず、ｋ＝１０の場合に限られない。すなわち、ｋが１０以外の自然数となる場合もある。また、サンプリング遅延器５１ａのサンプリング周期は、ディジタル演算器として実現可能な値であれば任意である。さらに、記憶可能なデータ容量については、少なくとも遅延させる周期分のデータを記憶できれば任意で良い。すなわち、入力に対して１０周期分遅延させて出力する場合には最低１０周期分のデータ（プロセス量）を記憶できれば良い。

［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態に係るフィードフォワード制御装置の一実施例である第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂのブロック線図である。

図３に示されるように、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂは、図２に示される第１のフィードフォワード制御装置５０Ａに対して、第１のフィードフォワード制御部２１Ａの代わりに第２のフィードフォワード制御部２１Ｂを具備する点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂを中心に説明し、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂは、他のフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅと同様にＰＩＤ制御部２２、記憶器２３および減算器２４で構成されるフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系としての第２のフィードフォワード制御部２１Ｂを具備し、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂは、バイパス弁開度センサ１０で検知されたタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を指標にして先行要素（の量）ｆｂを決定する。

第２のフィードフォワード制御部２１Ｂは、第１のフィードフォワード制御部２１Ａが備える変化量算出手段、すなわち、入力された現在のプロセス量を入力時から１０周期遅延させて出力するサンプリング遅延器５１ａと、このサンプリング遅延器５１ａに入力される現在のプロセス量とサンプリング遅延器５１ａから出力される過去（１０周期前）のプロセス量との差を演算して出力する減算器（以下、本実施形態において「第１の減算器」と称する。）２４とを備える第１の変化量算出手段に加え、さらに、過去のプロセス量の変化分を算出する第２の変化量算出手段と、第１の変化量算出手段と第２の変化量手段の各出力を平均する平均値算出手段と、を備え、平均値算出手段から出力されるプロセス量の変化量の平均を記憶器２６および乗算器２７で適当なゲイン調整し先行要素ｆｂを出力する。

ここで、第２の変化量算出手段は、変化量を算出する点で第１の変化量と共通するが、第１の変化量算出手段が現在から過去の所定時間（例えば１０周期の時間）で変化したプロセス量（現在のプロセス量の変化量ｖｎ）を算出するのに対して、第２の変化量算出手段が過去のある時点から第１の変化量算出手段が出力を遅延させる時間（上記例ならばサンプリング周期の１０周期分）におけるプロセス量の変化量（過去のプロセス量の変化量ｖｐ）を算出する点で第１の変化量算出手段とは相違する。

図３に示される第２のフィードフォワード制御部２１Ｂの第２の変化量算出手段は、現在のプロセス量を入力してサンプリング周期毎に逐次記憶し、１周期遅延させて出力するサンプリング遅延器５１ｂと、１１周期遅延させて出力するサンプリング遅延器５１ｃと、サンプリング遅延器５１ｂの出力（１周期遅延）からサンプリング遅延器５１ｃの出力（１１周期遅延）を減算して出力する減算器（以下、本実施形態において「第２の減算器」と称する。）２４とを備える。

すなわち、図３に示される第２の変化量算出手段は、サンプリング遅延器５１ｂとサンプリング遅延器５１ｃとから出力されるプロセス量の差を第２の減算器２４から出力する構成であり、現在の１周期前から１１周期前までの１０周期間のプロセス量の変化量ｖｐを出力する。

また、図３に示される第２のフィードフォワード制御部２１Ｂの平均値算出手段は、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐを平均するため、二つの変化量ｖｎ，ｖｐを加算する加算器２５と、加算器２５で加算した二つの変化量ｖｎ，ｖｐの個数である２の逆数（＝０．５）を記憶する記憶器５３と、記憶器５３から平均値算出用の係数である０．５を読み出して乗算する乗算器２７とを備えて構成される。平均値算出手段からの出力は、第１のフィードフォワード制御部２１Ａと同様に、乗算器２７でゲイン調整された後、加算器２５でフィードバック制御系の出力と加算され、減温スプレー弁５へ送られる。

このように、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂでは、第１のフィードフォワード制御部２１Ａに対し、さらに、過去のプロセス量の変化量ｖｐを算出する第２の変化量算出手段と、第１の変化量算出手段からの出力、すなわち、第１の減算器２４から出力される現在のプロセス量の変化量ｖｎと、第２の変化量算出手段の出力、すなわち、第２の減算器２４から出力される過去のプロセス量の変化量ｖｐとの平均を算出する平均値算出手段とを備える第２のフィードフォワード制御部２１Ｂを具備するので、複数のプロセス量の変化量を平滑化した変化量に基づいて先行要素（の量）ｆｂを調整することができる。

第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂによれば、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａによって得られる効果に加え、さらに、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐが過剰に変動している場合等において、これに応答して先行要素が過剰となる弊害を避けることができるので、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａよりもさらに外乱ノイズの影響を受けにくくより安定した先行要素を生成できる効果を得ることができる。

次に、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂが行なうフィードフォワード制御方法（以下、「第２のフィードフォワード制御方法」と称する。）について説明する。

第２のフィードフォワード制御方法は、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂで行なわれる。第２のフィードフォワード制御部２１Ｂでは、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂに入力される現在のプロセス量ｐｎをサンプリング遅延器５１ａ，５１ｂ，５１ｃのそれぞれがサンプリング周期毎に記憶し、サンプリング遅延器５１ａが現在から１０周期前のプロセス量ｐｐａを、サンプリング遅延器５１ｂが１周期前のプロセス量ｐｐｂを、サンプリング遅延器５１ｃが１１周期前のプロセス量ｐｐｃをそれぞれ出力する。

続いて、第１の減算器２４が現在のプロセス量ｐｎとサンプリング遅延器５１ａから出力された１０周期前のプロセス量ｐｐａとの差を求め、演算結果を出力する一方、第２の減算器２４がサンプリング遅延器５１ｂの出力である現在から１周期前のプロセス量ｐｐｂとサンプリング遅延器５１ｃの出力である現在から１１周期前のプロセス量ｐｐｃとの差を求める。

続いて、第１の減算器２４から出力されたサンプリング周期１０周期（現在の１０周期前から現在まで）の間に変化した現在のプロセス量の変化量ｖｎと、第２の減算器２４から出力されたサンプリング周期１０周期（現在の１１周期前から１周期前まで）の間に変化した現在から１周期前の過去のプロセス量の変化量ｖｐとを加算器２５で加算した後、乗算器２７で０．５を乗じて変化量ｖｎ，ｖｐの相加平均（単純平均）を求める。

続いて、乗算器２７が出力したプロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐの相加平均に対して、乗算器２７が予め記憶器２６に設定されたゲインを与えて先行要素ｆｂとして加算器２５へ出力する。

このようなステップがなされる第２のフィードフォワード制御方法によれば、第１のフィードフォワード制御方法により得られる効果に加え、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐが過剰に変動している場合等においても、これに応答して先行要素が過剰となる弊害を避けることができ、第１のフィードフォワード制御方法よりもさらに外乱ノイズの影響を受けにくくより安定した先行要素を生成できる効果を得ることができる。

尚、第２の変化量算出手段を構成するサンプリング遅延器５１ｂ，５１ｃの遅延させる周期は両者の遅延させる周期の差がサンプリング遅延器５１ａの遅延させる周期と一致する限り図３に示される例に限定されない。例えば、図３に示される第２のフィードフォワード制御部２１Ｂでは、サンプリング遅延器５１ａが１０周期遅延させる場合であっても、サンプリング遅延器５１ｂが５周期、サンプリング遅延器５１ｃが１５周期遅延させるように構成される場合等もあり得る。

また、平均値算出手段は、相加平均を求めていたが、重み付け演算した加重平均を算出するようにしても良い。加重平均を算出する場合、現在のプロセス量の変化量ｖｎおよび過去のプロセス量の変化量ｖｐのそれぞれに重み付けをした後に加算器２５で加算して重み付けを考慮した平均値算出用の係数を記憶器５３に記憶させておくことによって実現することができる。例えば、３：２の重み付けをする場合には、平均値算出用係数は、３＋２＝５の逆数、すなわち、０．２となる。また、加重平均を算出するように平均値算出手段を構成しても良い点は他の実施形態に係る平均値算出手段についても同様である。

［第３の実施形態］
図４は本発明の第３の実施形態に係るフィードフォワード制御装置の一実施例である第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃのブロック線図である。

図４に示されるように、第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃは、図２に示される第１のフィードフォワード制御装置５０Ａに対して、第１のフィードフォワード制御部２１Ａの代わりに第３のフィードフォワード制御部２１Ｃを具備する点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃを具備する点を中心に説明し、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃは、他のフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｄ，５０Ｅと同様にＰＩＤ制御部２２、記憶器２３および減算器２４で構成されるフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系としての第３のフィードフォワード制御部２１Ｃを具備し、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃは、バイパス弁開度センサ１０で検知されたタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を指標にして先行要素（の量）ｆｃを決定する。

第３のフィードフォワード制御部２１Ｃは、第１のフィードフォワード制御部２１Ａに対して、減算器２４と乗算器２７との間に、第２の変化量算出手段と、平均値算出手段とを備える点においては、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂと同じであるが、第２の変化量算出手段を第２のフィードフォワード制御部２１Ｂとは異なる構成によって実現している。すなわち、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃは、第２のフィードフォワード制御部２１Ｂと等価な作用を、異なる構成によって実現している。

具体的には、過去のプロセス量の変化量ｖｐの算出を、二台のサンプリング遅延器５１ｂ，５１ｃと減算器２４とで行なわずに、現在のプロセス量の変化量ｖｎを入力し、例えば１周期等の何周期分か遅延させるサンプリング遅延器５１（５１ｂ）によって行なう。つまり、図４に示される第３のフィードフォワード制御部２１Ｃは、図３に示される第２のフィードフォワード制御部２１Ｂに対して、二台のサンプリング遅延器５１ｂ，５１ｃと第２の減算器２４とを削除し、第１の減算器２４と加算器２５との間に一台のサンプリング遅延器５１ｂを並列に設けて、第１の減算器２４の出力をサンプリング遅延器５１ｂへ入力する一方、出力を加算器２５へ出力する構成とする。

このように構成される第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃによれば、第２の変化量算出手段を一台のサンプリング遅延器５１ｂで実現することができるので、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂよりも少ない構成要素で第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂと実質的に同等の作用・効果を得ることができる第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃを提供することができる。

次に、第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃが行なうフィードフォワード制御方法（以下、「第３のフィードフォワード制御方法」と称する。）について説明する。

第３のフィードフォワード制御方法は、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃで行なわれる。第３のフィードフォワード制御部２１Ｃでは、まず、サンプリング遅延器５１ａが、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃに入力される現在のプロセス量ｐｎをサンプリング周期毎に記憶し、サンプリング遅延器５１ａが現在から１０周期前のプロセス量ｐｐａを出力する。

続いて、減算器２４が現在のプロセス量ｐｎとサンプリング遅延器５１ａから出力された１０周期前のプロセス量ｐｐａとの差を求め、演算結果（現在のプロセス量の変化量ｐｎ）を加算器２５およびサンプリング遅延器５１ｂへ出力する。

続いて、サンプリング遅延器５１ｂが減算器２４から出力された現在のプロセス量の変化量ｐｎを１周期遅延させて、現在から１周期前（過去）のプロセス量の変化量ｖｐａを加算器２５へ出力する。

続いて、加算器２５が、減算器２４から出力される現在のプロセス量の変化量ｖｎと、サンプリング遅延器５１ｂから出力された過去のプロセス量の変化量ｖｐａとを加算した後、乗算器２７が０．５を乗じて変化量ｖｎ，ｖｐａの相加平均（単純平均）を求める。

続いて、平均値算出手段である乗算器２７が出力したプロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐａの相加平均に対して、ゲイン調整手段としての乗算器２７が予め記憶器２６に設定されたゲインを与えて先行要素ｆｃとして加算器２５へ出力する。

このようなステップがなされる第３のフィードフォワード制御方法によれば、第２のフィードフォワード制御方法と実質的に同じ効果を得ることができる。

尚、第２の変化量算出手段を構成するサンプリング遅延器５１ｂの遅延させる周期は、任意に設定できるものであり、図４に示される１周期の場合に限定されない。

［第４の実施形態］
図５は本発明の第４の実施形態に係るフィードフォワード制御装置の一実施例である第４のフィードフォワード制御装置５０Ｄのブロック線図である。

図５に示されるように、第４のフィードフォワード制御装置５０Ｄは、図４に示される第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃに対して、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃの代わりに第４のフィードフォワード制御部２１Ｄを具備する点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄを中心に説明し、第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第４のフィードフォワード制御装置５０Ｄは、他のフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅと同様にＰＩＤ制御部２２、記憶器２３および減算器２４で構成されるフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系としての第４のフィードフォワード制御部２１Ｄを具備し、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄは、バイパス弁開度センサ１０で検知されたタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を指標にして先行要素（の量）ｆｄを決定する。

図５に示されるように、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄは、図４に示される第３のフィードフォワード制御部２１Ｃが第２の変化量算出手段として備えるサンプリング遅延器５１（５１ｂ）が一台ではなく、遅延させる周期が異なる例えば四台等の複数台のサンプリング遅延器５１（５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ）になっている点と、サンプリング遅延器５１の設置台数の増加に伴い記憶器５３に記憶させる平均値算出用の係数が０．２となっている点で相違するが、その他の点は実質的な相違はない。

すなわち、第３のフィードフォワード制御部２１Ｃでは、過去のプロセス量の変化量ｖｐの算出を一台のサンプリング遅延器５１ｂで行なっているが、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄでは、第１の変化量算出手段を構成する減算器２４と、平均値算出手段を構成する加算器５４との間に複数台（四台）のサンプリング遅延器５１（５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ）を並列に設けて、減算器２４の出力である現在のプロセス量の変化量ｖｎをそれぞれのサンプリング遅延器５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆへ入力する一方、それぞれの出力である過去のプロセス量の変化量ｖｐｂ，ｖｐｄ，ｖｐｅ，ｖｐｆを加算器５４へ出力する構成としている。

このように構成された第４のフィードフォワード制御装置５０Ｄによれば、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂおよび第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃと実質的に同等の作用・効果を得ることができる。また、より多くのプロセス量の変化量ｖｎ、ｖｐ（ｖｐｂ，ｖｐｄ，ｖｐｅ，ｖｐｆ）を用いて平滑化を行なっているので、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐが過剰に変動している場合等においても、これに応答して先行要素が過剰となる弊害を避けることができ、外乱ノイズの影響を受けにくくより安定した先行要素ｆｄを生成できる。

次に、第４のフィードフォワード制御装置５０Ｄが行なうフィードフォワード制御方法（以下、「第４のフィードフォワード制御方法」と称する。）について説明する。

第４のフィードフォワード制御方法は、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄで行なわれる。第４のフィードフォワード制御部２１Ｄでは、まず、サンプリング遅延器５１ａが、第４のフィードフォワード制御部２１Ｄに入力される現在のプロセス量ｐｎをサンプリング周期毎に記憶し、サンプリング遅延器５１ａが現在から１０周期前のプロセス量ｐｐａを出力する。

続いて、減算器２４が現在のプロセス量ｐｎとサンプリング遅延器５１ａから出力された１０周期前のプロセス量ｐｐａとの差を求め、演算結果（現在のプロセス量の変化量ｐｎ）を加算器５４および各サンプリング遅延器５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆへ出力する。

続いて、サンプリング遅延器５１ｂは、減算器２４から出力された現在のプロセス量の変化量ｐｎを１周期遅延させて、現在から１周期前（過去）のプロセス量の変化量ｖｐを加算器５４へ出力する。他のサンプリング遅延器５１ｄ，５１ｅ，５１ｆも同様にして、減算器２４から出力された現在のプロセス量の変化量ｐｎをそれぞれ２，３，４周期遅延させて、現在から２，３，４周期前（過去）のプロセス量の変化量ｖｐを加算器５４へ出力する。

続いて、加算器５４が、減算器２４から出力される現在のプロセス量の変化量ｖｎと、サンプリング遅延器５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆから出力された過去のプロセス量の変化量ｖｐｂ，ｖｐｄ，ｖｐｅ，ｖｐｆとを加算した後、乗算器２７が０．２（＝５の逆数）を乗じて変化量ｖｎ，ｖｐｂ，ｖｐｄ，ｖｐｅ，ｖｐｆの相加平均（単純平均）を求める。

続いて、平均値算出手段である乗算器２７が出力したプロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐｂ，ｖｐｄ，ｖｐｅ，ｖｐｆの相加平均に対して、ゲイン調整手段としての乗算器２７が予め記憶器２６に設定されたゲインを与えて先行要素ｆｄとして加算器２５へ出力する。

このようなステップがなされる第４のフィードフォワード制御方法によれば、第２のフィードフォワード制御方法および第３のフィードバック制御方法と実質的に同じ効果を得ることができる。また、より多くのプロセス量の変化量を用いて平滑化を行なっているので、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐが過剰に変動している場合等においても、これに応答して先行要素が過剰となる弊害を避けることができ、外乱ノイズの影響を受けにくくより安定した先行要素ｆｄを生成できる。

尚、サンプリング遅延器５１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆの遅延させる周期は、任意に設定できるものであり、図５に示される１，２，３，４周期の場合に限定されない。

［第５の実施形態］
図６は本発明の第５の実施形態に係るフィードフォワード制御装置の一実施例である第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅのブロック線図である。

図６に示されるように、第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅは、図２に示される第１のフィードフォワード制御装置５０Ａに対して、第１のフィードフォワード制御部２１Ａの代わりに第５のフィードフォワード制御部２１Ｅを具備する点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、第５のフィードフォワード制御部２１Ｅを中心に説明し、第１のフィードフォワード制御装置５０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅは、他のフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄと同様にＰＩＤ制御部２２、記憶器２３および減算器２４で構成されるフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系としての第５のフィードフォワード制御部２１Ｅを具備し、第５のフィードフォワード制御部２１Ｅは、バイパス弁開度センサ１０で検知されたタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を指標にして先行要素（の量）ｆｅを決定する。

第５のフィードフォワード制御部２１Ｅは、プロセス量の変化量ｖｎが予め設定された閾（しきい）値よりも大きいときには先行要素を強く作用させる一方、当該閾値よりも小さいときは、定常安定状態にあると判断し先行要素を一定割合で減少させるように構成される。

具体的には、図６に示されるように、バイパス弁開度センサ１０で検知されたタービンバイパス弁４の開度（プロセス量）を入力とする並列な信号経路として、図６に示される従来のフィードフォワード制御装置２０のフィードフォワード部２１に相当する第１の信号経路と、図２等に示される変化量算出手段（サンプリング遅延器５１ａおよび減算器２４）を備えた第２の信号経路とが設けられ、第２の信号経路には変化量算出手段の出力側には、プロセス量の変化量の大小に応じて信号処理する信号処理手段が設けられる。

さらに、第１の信号経路に設けられた乗算器２７の出力側と第２の信号経路の信号処理手段の出力側には、乗算器２７の出力から信号処理手段の出力を減算して差を求める減算器２４が設けられる。第５のフィードフォワード制御部２１Ｅは、第１の信号経路の出力から第２の信号経路の出力を減算した減算器２４からの出力をフィードフォワード制御における先行要素の量ｆｅとして出力する。すなわち、プロセス量の変化量ｖｎが予め設定された閾値よりも小さいときは、第２の信号経路側で先行要素を一定割合で減少させるように作用する。

第１の信号経路と並列な第２の信号経路には、変化量算出手段と、その出力側に設けられ、変化量算出手段の出力が大きいか否かを判定する比較手段と、この比較手段の出力側に比較手段の判定結果に応じて出力を切り替える切替手段とが設けられる。具体的には、図６に一例として示されるように、比較手段は、予め比較判定用の閾値を記憶する記憶器５６と、記憶器５６に記憶される閾値εと変化量算出手段の出力とを比較して比較結果を出力する比較器５７とを備えて構成される。また、切替手段は、入力が０（ＯＦＦ）か１（ＯＮ）かに応じて出力を切り替えるスイッチ５８で構成される。

比較器５７は、プロセス量の変化量ｖｎが閾値εより大きい場合は出力を０とする一方、プロセス量の変化量ｖｎが閾値εより小さい場合は定常安定状態と判断して出力を１とする。スイッチ５８は、ＯＮ側が乗算器２７から出力される先行要素を減少させる減衰側であり、ＯＦＦ側が乗算器２７から出力される先行要素を減少させない非減衰側である。スイッチ５８は、比較器５７からの出力が１の場合、定常安定状態と判断し接点の接続を図６に示される接点ｂ−ｃ間（減衰側）に切り替える。一方、比較器５７からの出力が０の場合、接点の接続を図６に示される接点ａ−ｃ間（非減衰側）に切り替える。

このように構成される第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅによれば、第５のフィードフォワード制御部２１Ｅが、変化量算出手段と、比較手段と、切替手段とを備えることで、比較手段が変化量算出手段で算出された変化量が比較判定基準となる閾値よりも小さい場合には、現在、制御対象が定常安定状態にあると判断して、切替手段が第１の信号経路から出力される先行要素の量を減少（減衰）させるように出力を切り替えることができる。従って、プロセス量の変化量ｖｎが閾値εよりも小さい定常安定状態が継続する場合、先行要素を最終的に零にするようにすることができる。

次に、第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅが行なうフィードフォワード制御方法（以下、「第５のフィードフォワード制御方法」と称する。）について説明する。

第５のフィードフォワード制御方法は、第５のフィードフォワード制御部２１Ｅで行なわれる。第５のフィードフォワード制御部２１Ｅでは、第５のフィードフォワード制御部２１Ｅに入力される現在のプロセス量ｐｎが乗算器２７側の第１の信号経路と、サンプリング遅延器５１ａおよび減算器２４とを備える変化量算出手段側の第２の信号経路とに入力される。

そして、第２の信号経路側では、変化量算出手段がプロセス量の変化量ｖｎを算出し、比較器５７が、プロセス量の変化量ｖｎと定常安定状態であるか否かを判定するための基準値となる閾値εとの大小比較を行なう。比較器５７の比較判定の結果、ｖｎがεよりも小さい場合、比較器５７はスイッチ（ＳＷ）５８のＳＷをＯＮとするため、１を出力し、これを受け取ったスイッチ５８はＳＷをＯＮにして（図６に示される接点ｂ−ｃを接続して）、正の定数を出力する。

一方、比較器５７の比較判定の結果、ｖｎがεよりも大きい場合、比較器５７はスイッチ（ＳＷ）５８のＳＷをＯＦＦとするため、０を出力し、これを受け取ったスイッチ５８はＳＷをＯＦＦにして（図６に示される接点ａ−ｃを接続して）、０を出力する。

従って、定常安定状態（ＳＷがＯＮの状態）が継続すれば、第１の信号経路から出力される先行要素の量は、サンプリング周期毎に所定値（図６に示される例では０．１）ずつ減少していくことになり、やがて零となる。逆に出力が不安定な状態（ＳＷがＯＦＦの状態）にある場合には、第１の信号経路から出力される先行要素の量から減算する量は零ということなので、第１の信号経路から出力される先行要素の量がそのまま維持されることになる。

このようなステップがなされる第５のフィードフォワード制御方法によれば、プロセス量の変化が大きい場合には、第２の信号経路側から０を出力することによって第１の信号経路から出力される先行要素の量がそのまま維持される一方、プロセス量の変化が小さく定常安定状態にある場合には、第２の信号経路側から正の定数を出力することによって第１の信号経路から出力される先行要素の量が一定値で減少していくことになるので、定常安定状態（ＳＷがＯＮの状態）が継続する際には、第１の信号経路から出力される先行要素の量を徐々に減少させてやがて零とすることができる。

以上、フィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅおよびフィードフォワード制御方法によれば、フィードフォワード制御部２１Ａ，２１Ｂ，２１，Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅがプロセス量の変化量に応じた先行要素を出力することができるので、プロセス量の変化量ｖｎが大きいときは先行要素ｆａを大きく、定常安定状態に入りプロセス量の変化量ｖｎが小さいときは先行要素ｆａを小さく作用させるフィードフォワード制御を実現することができる。

また、フィードフォワード制御部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは、現在のプロセス量ｐｎに基づいて、所定時間（所定周期）におけるプロセス量の変化量ｖｎを算出する手段、すなわち、微分器と実質的に等価な演算処理手段を従来よりも比較的簡単な構成によって実現することができるので、変化量を取り扱う従来のフィードフォワード制御装置よりも構成を複雑化させることなく、変化量の取り扱いが可能なフィードフォワード制御装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを実現することができる。

また、フィードフォワード制御装置５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄおよび当該フィードフォワード制御装置５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄを用いたフィードフォワード制御方法によれば、プロセス量の変化量ｖｎ，ｖｐが過剰に変動している場合等においても、これに応答して先行要素が過剰となる弊害を避けることができ、外乱ノイズの影響を受けにくくより安定した先行要素を生成できる効果を得ることができる。

特に、第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃおよびフィードフォワード制御方法によれば、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂよりも少ない構成要素で構成される第３のフィードフォワード制御装置５０Ｃによって、第２のフィードフォワード制御装置５０Ｂおよび第２のフィードフォワード制御方法と実質的に同等の作用・効果を得ることができる。

さらに、第５のフィードフォワード制御装置５０Ｅおよび第５のフィードフォワード制御方法によれば、定常安定状態では一定量で先行要素の量を減少させるように制御されるので、定常安定状態が継続する場合、先行要素を最終的に零とすることができ、常に先行要素を利かせていることに伴う制御系全体としての外乱要因を低減させることができる。

尚、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１ 発電プラントの主蒸気系統
２ タービン
３ 加減弁
４ タービンバイパス弁
５ 減温スプレー弁
６ ボイラ
７ 復水器
８ 減温器
９ バイパス蒸気温度センサ
１０ バイパス弁開度センサ
１１ ポンプ
２０ 従来のフィードフォワード制御装置
２１ 従来のフィードフォワード制御部
２１Ａ 第１のフィードフォワード制御部
２１Ｂ 第２のフィードフォワード制御部
２１Ｃ 第３のフィードフォワード制御部
２１Ｄ 第４のフィードフォワード制御部
２１Ｅ 第５のフィードフォワード制御部
２２ ＰＩＤ制御部
２３ （ＳＶ用）記憶器
２４ 減算器
２５ 加算器
２６ （ゲイン用）記憶器
２７ 乗算器
５０Ａ 第１のフィードフォワード制御装置
５０Ｂ 第２のフィードフォワード制御装置
５０Ｃ 第３のフィードフォワード制御装置
５０Ｄ 第４のフィードフォワード制御装置
５０Ｅ 第５のフィードフォワード制御装置
５１ （出力が入力に対してｋ周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ａ （出力が入力に対して１０周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ｂ （出力が入力に対して１周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ｃ （出力が入力に対して１１周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ｄ （出力が入力に対して２周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ｅ （出力が入力に対して３周期遅延する）サンプリング遅延器
５１ｆ （出力が入力に対して４周期遅延する）サンプリング遅延器
５３ （平均値算出用）記憶器
５４ 加算器
５６ （基準値用）記憶器
５７ 比較器
５８ スイッチ

Claims (7)

1. あるプロセス量を指標にして出力する先行要素の量を決定するフィードフォワード制御系を具備し、前記フィードフォワード制御系は、
   現在のプロセス量を入力し、サンプリング周期毎に逐次記憶する記憶部から記憶した過去のプロセス量を読み出して入力時から所定時間を経過した時に出力する遅延演算処理手段と、
   前記遅延演算処理手段に入力される現在のプロセス量と前記遅延演算処理手段から出力される現在から前記所定時間前のプロセス量との差を演算し、前記所定時間で変化したプロセス量の変化分を算出する第１の変化量算出手段と、
   前記遅延演算処理手段に入力される過去の一時点のプロセス量と前記遅延演算処理手段から出力される前記過去の一時点から前記所定時間前の時点のプロセス量との差を演算し、前記過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記所定時間が経過するまでの間に変化したプロセス量の変化分を算出する第２の変化量算出手段と、
   前記第１の変化量算出手段の出力と前記第２の変化量手段の出力とを平均する平均値算出手段と、
   前記先行要素の量を、前記平均値算出手段の出力に基づいて調整するように構成されたことを特徴とするフィードフォワード制御装置。
2. 前記所定時間は、前記遅延演算処理手段がプロセス量を入力し記憶するサンプリング周期の自然数倍であることを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード制御装置。
3. 前記第２の変化量算出手段は、第１の変化量算出手段からの出力を現在と前記過去の一時点との時間差分だけ遅延させて出力する遅延演算処理手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のフィードフォワード制御装置。
4. 前記第２の変化量算出手段が備える遅延演算処理手段は少なくとも一以上であり、この遅延演算処理手段が複数の場合に各遅延演算処理手段は、出力を遅延させる時間がそれぞれ異なるように構成されることを特徴とする請求項３記載のフィードフォワード制御装置。
5. 前記第２の変化量算出手段は、現在のプロセス量を入力し、前記記憶部に記憶した過去のプロセス量を入力時から前記所定時間よりも長い第２の所定時間経過時に出力する第１の遅延演算処理手段と、
   現在のプロセス量を入力し、前記記憶部に記憶した過去のプロセス量を入力時から前記所定時間と前記第２の所定時間とを加えた時間の経過時に出力する第２の遅延演算処理手段と、
   前記第１の遅延演算処理手段の出力から前記第２の遅延演算処理手段の出力を減算し出力する減算手段と、を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のフィードフォワード制御装置。
6. 前記フィードフォワード制御系は、前記変化量算出手段からの出力が、予め設定された出力よりも大きいか否かを判定する比較手段と、
   この比較手段の出力側に比較判定結果に応じて出力を切り替える切替手段と、を備え、
   前記切替手段は、前記比較手段が前記変化量算出手段からの出力が予め設定された出力よりも小さいと判定した場合、接続を切り替えて前記先行要素の量を減衰させるように構成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のフィードフォワード制御装置。
7. プロセス量を記憶する記憶部から記憶したデータを読み出して所定時間遅延させて出力する遅延演算処理手段と、現在のプロセス量と前記遅延演算手段から出力される現在から前記所定時間前のプロセス量との変化分を出力する第１の変化量算出手段と、過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記過去の一時点までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出する第２の変化量算出手段と、前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力を平均する平均値算出手段と、前記平均値算出手段からの出力される前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力の平均値に基づいてフィードフォワード制御の先行要素の量を調整して出力する先行要素量調整手段とを具備する装置を用いたフィードフォワード制御方法であり、
   前記遅延演算処理手段が、あるプロセス量について現在のプロセス量を入力し前記記憶部にサンプリング周期毎に逐次記憶するステップと、
   前記遅延演算処理手段が、前記記憶部に記憶させた過去のプロセス量を入力時から前記所定時間が経過する毎に順次出力するステップと、
   前記第１の変化量算出手段が、現在から前記所定時間前の時点から現在までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出し出力するステップと、
   前記第２の変化量算出手段が、前記過去の一時点から前記所定時間前の時点から前記過去の一時点までの前記所定時間が経過するまでの間のプロセス量の変化分を算出し出力するステップと、
   前記平均値算出手段が、前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力を平均し出力するステップと、
   前記先行要素量調整手段が、前記平均値算出手段から出力される前記第１の変化量算出手段および前記第２の変化量手段の各出力の平均値に基づいてフィードフォワード制御の先行要素の量を調整して出力するステップと、を備えることを特徴とするフィードフォワード制御方法。

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