JP6057662B2 - 機械装置の制御装置、ガスタービン、及び機械装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械装置の制御装置、ガスタービン、及び機械装置の制御方法に関するものである。

位置決めフィードバック制御を行われる機械装置の中には、アクチュエータの運動を変換するリンク機構が介在するものがある。リンク機構は機構上、種々の嵌合における製造公差の累積を完全にはゼロにできず、結果として機械的な遊びを持っている。制御工学において、機械装置の遊びはヒステリシスを生む非線形要素として扱われるが、このヒステリシスのため、絶対位置決め精度の不足や、繰り返し動作における再現性の低下が問題となることがある。

上記問題を有する機械装置の例として、ガスタービンが備える圧縮機の入口案内翼の駆動機構が知られている。入口案内翼は、圧縮機に導く空気流量及び圧力を制御するため、位置（翼角度）が制御される。入口案内翼の駆動機構は、アクチュエータ（例えば油圧アクチュエータ）の直線運動を入口案内翼の回転運動に変換するために機械的なリンク機構を必要とする。また、入口案内翼は、圧縮機に導く空気流量及び圧力を制御するため、翼角度である位置が制御されていることが多いが、前述のようにリンク機構が有する機械的な遊びのため、アクチュエータの出力を検出するフィードバック制御系では、所望の制御精度を得ることが難しい。

位置決め精度の向上のため、アクチュエータ位置信号を用いるセミクローズド制御系ではなく、ガイドベーン位置信号を用いるフルクローズド制御系によってアクチュエータを制御する制御装置がある。しかし、ヒステリシスを含むガイドベーン位置信号をフィードバックさせると、制御系のゲインによっては制御の安定性が低下し、発散してしまう可能性がある。このためフロクローズド制御系を用いる場合は、安定性確保のために、制御系のゲインを十分小さく設定せざるを得ない。この場合は速応性の低下が問題となる。

このように、セミクローズド制御系とフルクローズド制御系には、それぞれ固有の問題があるため、所望の制御性能を得ることは難しい。

上記問題に対処するため、特許文献１には、制御系に不感帯要素を追加し、セミクローズド制御系とフルクローズド制御系を併用する方法が開示されている。

特許文献１に開示されている方法は、アクチュエータ位置とガイドベーン位置の偏差をフィードバックさせ、この偏差が予め設定された不感帯要素の不感帯幅よりも大きくなる場合、セミクローズド及びフルクローズドループによる制御信号を油圧アクチュエータに印加させる。この結果、従来で問題となっていた絶対位置決め精度の不足や、動作の再現性が低下する問題をある程度解消させることができる。また、不感帯の幅を適切に決めることができれば、フルクローズドループに起因する制御系不安定化のリスクを低減することもできる。

特開２０１１−２３１７６４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、アクチュエータ位置とガイドベーン位置の偏差が不感帯よりも小さくなると、従来と同様のセミクローズド制御系による制御を行う。このため、目標値に対するオフセットを完全にはゼロにできず、センサーの追加に伴うコストアップデメリットに見合う効果を得られない可能性がある。特に整定状態に近づいている状態では、制御系は十分安定的な挙動となるため、積極的にフルクローズド制御系を用いることが好ましい。しかし、特許文献１に開示されている方法では、整定状態に応じた制御系の使い分けを行うことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、機械的な遊びを有する機構を含む機械装置であっても、安定性と速応性を保ちつつ、高い位置決め制御を可能とする、機械装置の制御装置、ガスタービン、及び機械装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の機械装置の制御装置、ガスタービン、及び機械装置の制御方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る機械装置の制御装置は、アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御装置であって、入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、を備え、前記第１偏差が所定値以上の場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、前記第１偏差が前記所定値未満の場合、前記フルクローズド制御手段によって前記機械装置を制御する。

本構成によれば、制御装置は、アクチュエータによって駆動される機械装置を制御する。機械装置は、リンク機構等の機械的な遊びによって生じるヒステリシスのような非線形要素を有する。
この制御装置は、入力される位置指令信号により示される目標位置と機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、目標位置とアクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、を備える。

そして、本構成は、目標位置と機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差が所定値以上の場合、セミクローズド制御手段によって機械装置を制御し、第１偏差が所定値未満の場合、フルクローズド制御手段によって機械装置を制御する。

第１偏差が所定値以上の場合とは、目標位置と機械装置の駆動位置との偏差が大きい場合、例えば目標位置が急に変わる等して、過度的な制御が行われている場合である。このような場合にフルクローズド制御が行われると、機械装置に対する制御の安定性が低下する可能性がある。また、目標位置が替わるような状況の場合、制御系には目標位置に対する追従性が求められるため、速応性を確保する必要もある。そのため、第１偏差が所定値以上の場合に、フルクローズド制御よりも安定性が高く、速応性も高いセミクローズド制御が行われることにより、機械装置に対する制御の安定性と速応性が確保される。安定性は、換言すると安全性であり、より大型の機械装置に求められる。
一方、第１偏差が所定値未満の場合とは、目標位置と機械装置の駆動位置との偏差が小さい場合、すなわち整定状態における制御が行われている場合である。このような場合、フルクローズド制御が行われることにより、機械装置に対する精度の高い位置決め制御が可能となる。

以上のように、本構成は、機械的な遊びを有する機構を含む機械装置であっても、安定性と速応性を保ちつつ、高い位置決め制御が可能となる。

上記第一態様では、前記機械装置の目標位置の変化が大きいことを示す所定の運転信号が入力された場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御することが好ましい。

本構成によれば、機械装置の目標位置の変化が大きい場合、セミクローズド制御が優先して行われることとなるので、本構成は、機械装置の制御をより安定に、かつ高い速応性で行うことができる。

上記第一態様では、前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出した場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御することが好ましい。

機械装置に対する制御の切り替えが繰り返される場合とは、機械装置に例えば経年劣化を原因とするガタが生じている場合である。そこで、本構成によれば、制御の切り替えが繰り返される場合に、セミクローズド制御が優先して行われることとなるので、本構成は、機械装置の制御をより安定に、かつ高い速応性で行うことができる。

上記第一態様では、前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出する毎に、前記所定値が小さくなるように変更することが好ましい。

機械装置に対する制御の切り替えが多くなるということは、機械装置の経年劣化の度合いが大きくなっていることを示している。本構成によれば、機械装置の経年劣化の度合いが大きくなるほど、よりセミクローズド制御で機械装置を制御することとなるので、機械装置の経年劣化の度合いが大きくなっても、機械装置を安定して制御できる。

上記第一態様では、前記セミクローズド制御手段及び前記フルクローズド制御手段が、積分器を備え、前記セミクローズド制御手段による制御と前記フルクローズド制御手段による制御の切り替えに伴って、切り替え後の制御手段が備える前記積分器の出力がリセットされ、切り替え前の制御手段から出力される駆動信号が初期値として用いられることが好ましい。

本構成によれば、セミクローズド制御手段による制御とフルクローズド制御手段による制御の切り替えによって、機械装置に対する制御の連続性が損なわれることを防止できる。

本発明の第二態様に係るガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機によって生成された圧縮空気によって燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記圧縮機に導かれる空気流量及び圧力を制御する入口案内翼と、前記機械装置を前記入口案内翼とした上記記載の機械装置の制御装置と、を備える。

本発明の第二態様に係る機械装置の制御方法は、アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御方法であって、入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差を算出する第１工程と、前記第１偏差が所定値以上の場合、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいたセミクローズド制御により前記アクチュエータを制御し、前記第１偏差が所定値未満の場合、前記第１偏差に基づいたフルクローズド制御により前記アクチュエータを制御する第２工程と、を含む。

本発明によれば、機械的な遊びを有する機構を含む機械装置であっても、安定性と速応性を保ちつつ、高い位置決め制御が可能となる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係るガスタービンプラントの構成図である。 本発明の第１実施形態に係るＩＧＶの開度を制御するＩＧＶ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るＩＧＶの開度を制御するＩＧＶ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るＩＧＶの開度を制御するＩＧＶ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係る切替制御部の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明に係る機械装置の制御装置、ガスタービン、及び機械装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の全体構成図である。ガスタービンプラント１０は、ガスタービン１２及び発電機１４を備える。

ガスタービン１２は、圧縮機２０、燃焼器２２、及びタービン２４を備える。

圧縮機２０は、回転軸２６により駆動されることで、空気取込口から取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。燃焼器２２は、圧縮機２０から車室２８へ導入された圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。タービン２４は、燃焼器２２で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。

圧縮機２０の入口には、圧縮機２０に導かれる空気流量及び圧力を制御する入口案内翼（Inlet Guide Vane：ＩＧＶ）２１が設けられている。

車室２８と燃焼器２２との間にはバイパス管３０が設けられており、バイパス管３０は、ガスタービン１２の負荷変動により燃焼器２２内の空気が不足する状態になった場合に、燃焼器バイパス弁３２が開かれると車室２８内の空気を燃焼器２２内に導入する流路となる。また、圧縮機２０とタービン２４との間には、圧縮機２０からタービン２４へ冷却用の空気を導入させるための抽気管３４が設けられている。

なお、タービン２４、圧縮機２０、及び発電機１４は、回転軸２６によって連結され、タービン２４に生じる回転駆動力は、回転軸２６によって圧縮機２０及び発電機１４に伝達される。そして、発電機１４は、タービン２４の回転駆動力によって発電し、発電した電力を商用電力系統へ供給する。

また、燃焼器２２には、ノズル３６が設けられている。ノズル３６には、燃料制御弁４２で流量が調整された燃料が供給される。そして、燃焼器２２は、ノズル３６から供給された燃料を、圧縮空気を用いて燃焼させる。

図２は、ＩＧＶ２１の開度を制御するＩＧＶ制御装置５０の構成を示すブロック図である。ＩＧＶ制御装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。

図２に示される機械装置５２は、アクチュエータ５４によって駆動され、ＩＧＶ２１の開度を変化させるリンク機構等であり、ガイドベーン位置信号とは、すなわちＩＧＶ２１の駆動位置（開度）を示す。なお、機械装置５２は、リンク機構等の機械的な遊びによって生じるヒステリシスのような非線形要素（不感帯要素）を有する。なお、アクチュエータ５４は、一例として油圧アクチュエータであるが、これに限らず、電気モータ等であってもよい。

ＩＧＶ制御装置５０は、フルクローズド制御部５６、セミクローズド制御部５８、切替制御部６０、及びスイッチ部６２を備える。

フルクローズド制御部５６は、目標位置と機械装置５２の駆動位置（以下、「ガイドベーン位置」という。）との偏差である第１偏差に基づいて、アクチュエータ５４を制御する。すなわち、フルクローズド制御部５６は、機械装置５２に対してフルクローズド制御を行う制御手段である。

フルクローズド制御部５６は、機械装置５２に対して比例演算及び積分演算によるＰＩ制御を行うために、減算器７０、比例器７２、積分器７４、及び加算器７６を備える。

減算器７０は、位置指令信号により示される目標位置とガイドベーン位置（ガイドベーン位置信号）とが入力され、第１偏差を算出する。

比例器７２は、減算器７０から出力された第１偏差に、予め定められた比例ゲインＫ_ｐ１を乗算する。

積分器７４は、比例器７２から出力された信号の積分値を算出する。

加算器７６は、比例器７２から出力された信号と積分器７４から出力された信号との和を算出し、アクチュエータ５４を駆動させる駆動信号としてスイッチ部６２へ出力する。

セミクローズド制御部５８は、入力される位置指令信号により示される目標位置とアクチュエータ５４の駆動位置（以下、「アクチュエータ位置」という。）との偏差である第２偏差に基づいて、アクチュエータ５４を制御する。すなわち、セミクローズド制御部５８は、機械装置５２に対してセミクローズド制御を行う制御手段である。

セミクローズド制御部５８は、機械装置５２に対して比例演算及び積分演算によるＰＩ制御を行うために、減算器８０、比例器８２、積分器８４、及び加算器８６を備える。

減算器８０は、位置指令信号により示される目標位置とアクチュエータ位置（アクチュエータ位置信号）とが入力され、第２偏差を算出する。

比例器８２は、減算器８０から出力された第２偏差に、予め定められた比例ゲインＫ_ｐ２を乗算する。

積分器８４は、比例器８２から出力された信号の積分値を算出する。

加算器８６は、比例器８２から出力された信号と積分器８４から出力された信号との和を算出し、アクチュエータ５４を駆動させる駆動信号としてスイッチ部６２へ出力する。

切替制御部６０は、第１偏差が所定値以上であるか否かに基づいた切替信号をスイッチ部６２へ出力する。なお、所定値は、詳細を後述するようにセミクローズド制御又はフルクローズド制御の切り替えの閾値であり、以下、切替閾値と称呼する。

スイッチ部６２は、入力される切替信号に基づいて、アクチュエータ５４に入力する駆動信号を、セミクローズド制御部５８から出力される駆動信号及びフルクローズド制御部５６から出力される駆動信号の何れかに切り替える。

次に、ＩＧＶ制御装置５０の動作について説明する。

ＩＧＶ制御装置５０に位置指令信号とガイドベーン位置とが入力されると、フルクローズド制御部５６の減算器８０で算出された第１偏差が、切替制御部６０に入力される。

切替制御部６０は、第１偏差が切替閾値以上で有るか否かを判定する。第１偏差が切替閾値以上であり、かつフルクローズド制御が行われている場合、切替制御部６０は、機械装置５２に対する制御をセミクローズド制御とするための切替信号をスイッチ部６２へ出力する。一方、第１偏差が閾値未満であり、かつセミクローズド制御が行われている場合、切替制御部６０は、機械装置５２に対する制御をフルクローズド制御とするための切替信号をスイッチ部６２へ出力する。

スイッチ部６２は、切替制御部６０から出力される切替信号に応じて、アクチュエータ５４へ出力する駆動信号を切り替える。

すなわち、第１偏差が切替閾値以上の場合、アクチュエータ５４にはセミクローズド制御部５８から出力される駆動信号が入力され、セミクローズド制御部５８によって機械装置５２が制御される。一方、第１偏差が切替閾値未満の場合、アクチュエータ５４にはフルクローズド制御部５６から出力される駆動信号が入力され、フルクローズド制御部５６によって機械装置５２が制御される。

第１偏差が切替閾値以上の場合とは、目標位置とガイドベーン位置との偏差が大きい場合、例えば目標位置が急に変わる等して、過度的な制御が行われている場合である。このような場合にフルクローズド制御が行われると、機械装置５２に対する制御の安定性が低下する可能性がある。また、目標位置が変わるような状況の場合、制御系には目標位置に対する追従性が求められるため、速応性を確保する必要もある。そのため、第１偏差が切替閾値以上の場合に、フルクローズド制御よりも安定性が高く、速応性も高いセミクローズド制御が行われることにより、機械装置５２に対する制御の安定性と速応性が確保される。

一方、第１偏差が切替閾値未満の場合とは、目標位置とガイドベーン位置との偏差が小さい場合、すなわち整定状態における制御が行われている場合である。このような場合、フルクローズド制御が行われることにより、機械装置５２に対する精度の高い位置決め制御が可能となる。

また、切替制御部６０は、切替信号を出力する場合、すなわち機械装置５２に対する制御をフルクローズド制御からセミクローズド制御に切り替える場合、又はセミクローズド制御からフルクローズド制御に切り替える場合、積分器８４又は積分器７４に対してリセット信号を出力する。

フルクローズド制御からセミクローズド制御に切り替えられる場合には、切替制御部６０からセミクローズド制御部５８が備える積分器８４にリセット信号が出力され、積分器８４の状態量（蓄積された積分成分）がリセットされる。そして、積分器８４には、初期値として、それまで機械装置５２の制御を行っていたフルクローズド制御部５６で演算された駆動信号ｕ１が入力される。

一方、セミクローズド制御からフルクローズド制御に切り替えられる場合には、切替制御部６０からフルクローズド制御部５６が備える積分器７４にリセット信号が出力され、積分器７４の状態量（蓄積された積分成分）がリセットされる。そして、積分器７４には、初期値として、それまで機械装置５２の制御を行っていたセミクローズド制御部５８で演算された駆動信号ｕ２が入力される。

このように、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、セミクローズド制御部５８による制御とフルクローズド制御部５６による制御の切り替えに伴って、切り替え後の制御部が備える積分器７４又は積分器８４の出力がリセットされ、切り替え前の制御部から出力される駆動信号が初期値として用いられる。
これにより、ＩＧＶ制御装置５０は、セミクローズド制御部５８による制御とフルクローズド制御部５６による制御の切り替えによって、機械装置５２に対する制御の連続性が損なわれることを防止できる。

以上説明したように、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、位置指令信号により示される目標位置とガイドベーン位置との偏差である第１偏差に基づいて、アクチュエータ５４を制御するフルクローズド制御部５６と、目標位置とアクチュエータ位置との偏差である第２偏差に基づいて、アクチュエータ５４を制御するセミクローズド制御部５８と、を備える。そして、ＩＧＶ制御装置５０は、第１偏差が切替閾値以上の場合、セミクローズド制御部５８によって機械装置５２を制御し、第１偏差が切替閾値未満の場合、フルクローズド制御部５６によって機械装置５２を制御する。
従って、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、機械的な遊びを有する機構を含む機械装置５２であっても、安定性と速応性を保ちつつ、高い位置決め制御が可能となる。

なお、例えばガスタービン１２の圧縮機２０のＩＧＶ２１等のより大型の機械装置５２の方が、例えば工作機械のような機械装置５２に比べて、経年劣化による遊びの変化がより大きくなる。そして、より大型の機械装置５２の方が、より高い安定性、換言すると高い安全性が求められる。本発明は、切替閾値の調整により、より積極的に安全性の高いセミクローズド制御に切り替えることができるので、大型の機械装置５２の制御に用いられることが好ましい。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本第２実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図３は、本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０の構成を示す。なお、図３における図２と同一の構成部分については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、機械装置５２の目標位置の変化が大きいことを示す所定の運転モード識別信号が入力された場合、セミクローズド制御部５８によって機械装置５２を制御する。なお、所定の運転モード識別信号とは、例えば、ガスタービン１２の負荷が遮断されることを示す負荷遮断信号や、急速に不可を低下させることを示すランバック運転信号等である。負荷遮断信号やランバック運転信号が入力された場合、各々に応じた位置指令信号がＩＧＶ制御装置５０へ入力される。これにより、ＩＧＶ２１はその開度を急激に変更し、圧縮機２０に導かれる空気流量及び圧力を減少させる。

図３に示されるように運転モード識別信号は、切替制御部６０に入力される。

切替制御部６０は、運転モード識別信号が入力されると、それまでの制御がフルクローズド制御によって行われている場合、機械装置５２に対する制御をセミクローズド制御とするための切替信号をスイッチ部６２へ出力する。

以上説明したように、本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、運転モード識別信号が入力される場合、セミクローズド制御が優先して行われることとなるので、機械装置５２の制御をより安定に、かつ高い速応性で行うことができる。

なお、ＩＧＶ制御装置５０は、運転モード識別信号が入力された場合に、切替閾値が小さくなるように変更することで、セミクローズド制御が優先して行われるようにしてもよい。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。

なお、本第３実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。

本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、機械装置５２に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出した場合、セミクローズド制御部５８によって機械装置５２を制御する。

図４は、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０の構成を示す。なお、図４における図２と同一の構成部分については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。

図４に示されるように、ＩＧＶ制御装置５０は、異常切替監視装置９０を備える。

異常切替監視装置９０は、機械装置５２に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返される場合、異常が発生したと判定し、異常検出信号を切替制御部６０へ出力する。機械装置５２に対する制御の切り替えが繰り返される場合とは、機械装置５２に例えば経年劣化を原因とするガタが生じている場合である。このように、異常切替監視装置９０は、機械装置５２の劣化の度合いを検知する機能を有しているといえる。

切替制御部６０は、異常検出信号が入力されると、それまでの制御がフルクローズド制御によって行われている場合、機械装置５２に対する制御をセミクローズド制御とするための切替信号をスイッチ部６２へ出力する。

以上説明したように、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、異常検出信号が出力される場合、セミクローズド制御が優先して行われることとなるので、機械装置５２の制御をより安定に、かつ高い速応性で行うことができる。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。

なお、本第４実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。また、本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０の構成は、図４に示す第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０の構成と同様であるので説明を省略する。

上述した第３実施形態に係る切替制御部６０は、異常検出信号が入力されると、機械装置５２に対する制御をセミクローズド制御とするが、本第４実施形態に係る切替制御部６０は、異常検出信号が入力される毎に、切替閾値が小さくなるように変更する。

図５は、本第４実施形態に係る切替制御部６０の構成を示すブロック図である。

切替制御部６０は、絶対値出力部９２及び切替信号出力部９４を備える。

絶対値出力部９２は、入力された第１偏差ｅの絶対値ｅ’を出力する。
切替信号出力部９４は、フルクローズド制御からセミクローズド制御へ機械装置５２の制御を切り替える切替信号ｙと切替閾値αとの関係を示したルックアップテーブルを記憶している。図５の例では、ルックアップテーブルは、切替閾値α以上の場合に切替信号ｙが１となり、切替信号ｙが出力されることを示している。そして、切替信号出力部９４は、ルックアップテーブルに基づいて、絶対値ｅ’が切替閾値αよりも大きい場合に切替信号ｙを出力する。

そして、切替制御部６０に異常切替監視装置９０からの異常検出信号が入力されると、切替信号出力部９４は、ルックアップテーブルにおける切替閾値αを、それまでに比べて小さい値に変更する。なお、この切替閾値αの変更量は、予め定められている。これにより、異常切替監視装置９０は、セミクローズド制御が重視されるように切替閾値を修正することとなる。

異常切替監視装置９０は、上述したように機械装置５２の経年劣化の度合いを検知しているといえる。そのため、異常検出信号がより多く異常切替監視装置９０から出力されること、すなわち、機械装置５２に対する制御の切り替えが多くなるということは、機械装置５２の経年劣化の度合いが大きくなっていることを示している。

本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、異常検出信号が入力される毎に、切替閾値が小さくなるように変更するので、機械装置５２の経年劣化の度合いが大きくなるほど、よりセミクローズド制御で機械装置５２を制御することとなる。
これにより、本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、機械装置５２の経年劣化の度合いが大きくなっても、機械装置５２を安定して制御できる。

以上説明したように、本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置５０は、機械装置５２に対する制御の切り替えが繰り返される場合に、切替閾値を変更することで、セミクローズド制御が実行され易い制御に設定する。従って、ＩＧＶ制御装置５０は、機械装置５２の制御をより安定に、かつ高い速応性で行うことができる。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記各実施形態では、セミクローズド制御部５８及びフルクローズド制御部５６を、ＰＩ制御を行う制御部とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、セミクローズド制御部５８及びフルクローズド制御部５６を、比例演算、積分演算、及び微分演算を他の組み合わせたＰＩＤ制御を行う制御部等とする形態としてもよい。

１２ ガスタービン
２２ 燃焼器
２４ タービン
２０ 圧縮機
２１ ＩＧＶ
５０ ＩＧＶ制御装置
５２ 機械装置
５４ アクチュエータ
５６ フルクローズド制御部
５８ セミクローズド制御部

Claims (9)

1. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御装置であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、
   前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、
   を備え、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、前記第１偏差が前記所定値未満の場合、前記フルクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、
   前記機械装置の前記目標位置の変化が大きいことを示す所定の運転信号が入力された場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御する機械装置の制御装置。
2. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御装置であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、
   前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、
   を備え、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、前記第１偏差が前記所定値未満の場合、前記フルクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、
   前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出した場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御する機械装置の制御装置。
3. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御装置であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、
   前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、
   を備え、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、前記第１偏差が前記所定値未満の場合、前記フルクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、
   前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出する毎に、前記所定値が小さくなるように変更する機械装置の制御装置。
4. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御装置であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するフルクローズド制御手段と、
   前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいて、前記アクチュエータを制御するセミクローズド制御手段と、
   を備え、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記セミクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、前記第１偏差が前記所定値未満の場合、前記フルクローズド制御手段によって前記機械装置を制御し、
   前記セミクローズド制御手段及び前記フルクローズド制御手段は、積分器を備え、
   前記セミクローズド制御手段による制御と前記フルクローズド制御手段による制御の切り替えに伴って、切り替え後の制御手段が備える前記積分器の出力がリセットされ、切り替え前の制御手段から出力される駆動信号が初期値として用いられる機械装置の制御装置。
5. 空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、
   前記圧縮機によって生成された圧縮空気によって燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
   前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
   前記圧縮機に導かれる空気流量及び圧力を制御する入口案内翼と、
   前記機械装置を前記入口案内翼とした請求項１から請求項４の何れか１項に記載の機械装置の制御装置と、
   を備えるガスタービン。
6. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御方法であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差を算出する第１工程と、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいたセミクローズド制御により前記アクチュエータを制御し、前記第１偏差が所定値未満の場合、前記第１偏差に基づいたフルクローズド制御により前記アクチュエータを制御する第２工程と、
   を含み、
   前記機械装置の前記目標位置の変化が大きいことを示す所定の運転信号が入力された場合、前記セミクローズド制御によって前記機械装置を制御する機械装置の制御方法。
7. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御方法であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差を算出する第１工程と、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいたセミクローズド制御により前記アクチュエータを制御し、前記第１偏差が所定値未満の場合、前記第１偏差に基づいたフルクローズド制御により前記アクチュエータを制御する第２工程と、
   を含み、
   前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出した場合、前記セミクローズド制御によって前記機械装置を制御する機械装置の制御方法。
8. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御方法であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差を算出する第１工程と、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいたセミクローズド制御により前記アクチュエータを制御し、前記第１偏差が所定値未満の場合、前記第１偏差に基づいたフルクローズド制御により前記アクチュエータを制御する第２工程と、
   を含み、
   前記機械装置に対する制御の切り替えが所定時間内に所定回数以上繰り返されたことを検出する毎に、前記所定値が小さくなるように変更する機械装置の制御方法。
9. アクチュエータによって駆動され、非線形要素を有する機械装置の制御方法であって、
   入力される位置指令信号により示される目標位置と前記機械装置の駆動位置との偏差である第１偏差を算出する第１工程と、
   前記第１偏差が所定値以上の場合、前記目標位置と前記アクチュエータの駆動位置との偏差である第２偏差に基づいたセミクローズド制御によりセミクローズド制御手段が前記アクチュエータを制御し、前記第１偏差が所定値未満の場合、前記第１偏差に基づいたフルクローズド制御によりフルクローズド制御手段が前記アクチュエータを制御する第２工程と、
   を含み、
   前記セミクローズド制御手段及び前記フルクローズド制御手段は、積分器を備え、
   前記セミクローズド制御手段による制御と前記フルクローズド制御手段による制御の切り替えに伴って、切り替え後の制御手段が備える前記積分器の出力がリセットされ、切り替え前の制御手段から出力される駆動信号が初期値として用いられる機械装置の制御方法。

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