JP6280309B2 - Cooperative operation apparatus and method - Google Patents

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本発明は、制御の主目的のための主制御系が複数系統であり、主制御の整定状態での望ましい操作量出力である平衡点を調整するための副制御系が1系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法に関するものである。   The present invention is a multi-loop in which there are a plurality of main control systems for the main purpose of control, and only one sub-control system for adjusting an equilibrium point, which is a desired manipulated variable output in the main control settling state. The present invention relates to a cooperative operation apparatus and method capable of realizing energy saving in a control system.

温度や圧力などのプロセス量を制御するためのプロセス制御系において、例えば温度が制御対象であれば、ヒータと温度センサと温調計が1個ずつというように、1個の制御量PVに対して1個のアクチュエータという組合せが基本になる。   In a process control system for controlling a process quantity such as temperature and pressure, for example, if the temperature is a control target, one heater, a temperature sensor, and a temperature controller are used for each control quantity PV. The basic combination is one actuator.

一方で、加熱アクチュエータ(ヒータ)と冷却アクチュエータ(冷却器)という2個のアクチュエータを協調動作させて、温度を制御する方法も提案されている(特許文献1参照)。図7は特許文献1に開示された制御装置を加熱処理炉の温度制御に適用した例を示す図、図8は特許文献1に開示された制御装置の構成を示すブロック図である。加熱処理炉100では、ヒータ101で加熱、冷却器102で冷却した空気を循環させるようになっている。   On the other hand, a method of controlling the temperature by cooperatively operating two actuators called a heating actuator (heater) and a cooling actuator (cooler) has been proposed (see Patent Document 1). FIG. 7 is a diagram showing an example in which the control device disclosed in Patent Document 1 is applied to temperature control of a heat treatment furnace, and FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the control device disclosed in Patent Document 1. In the heat treatment furnace 100, air heated by the heater 101 and cooled by the cooler 102 is circulated.

コントローラ104は、加熱処理炉100内の温度センサ103によって計測された制御量(温度計測値)PV_Aと設定値SP_Aに基づいてPID制御演算により加熱用の操作量MV_Aを算出する。コントローラ105は、設定値SP_Bとしてコントローラ104の加熱用操作量MV_Aの望ましい値を採用し、制御量としてコントローラ104の加熱用操作量MV_Aを採用し、PID制御演算により冷却用の操作量MV_Bを算出する。   The controller 104 calculates the operation amount MV_A for heating by PID control calculation based on the control amount (temperature measurement value) PV_A measured by the temperature sensor 103 in the heat treatment furnace 100 and the set value SP_A. The controller 105 employs a desirable value of the heating operation amount MV_A of the controller 104 as the set value SP_B, employs the heating operation amount MV_A of the controller 104 as the control amount, and calculates the cooling operation amount MV_B by PID control calculation. To do.

特許文献1に開示された技術によれば、単に温度を制御するだけではなく、加熱と冷却の相殺を低減してエネルギー効率を改善することができる。特許文献1に開示された技術の特徴は、エネルギー効率に影響を与える要因である、ヒータ出力と冷却器出力との平衡点に着眼し、ヒータ出力(操作量MV_A)を常時監視しながら調整する制御ループを付加したことである。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible not only to control the temperature but also to reduce the offset between heating and cooling to improve energy efficiency. The feature of the technique disclosed in Patent Document 1 is to adjust while constantly monitoring the heater output (operation amount MV_A) by focusing on the equilibrium point between the heater output and the cooler output, which is a factor affecting energy efficiency. This is the addition of a control loop.

特許第3805957号公報Japanese Patent No. 3805957

特許文献1に開示された技術は、加熱1系統(1個の加熱アクチュエータ)に冷却1系統(1個の冷却アクチュエータ)の組合せを前提とする制御技術である。しかし、エネルギー効率に影響するアクチュエータは必ずしも2個とは限らない。例えば図9に示すように、加熱処理炉100内に加熱したいゾーン106−1〜106−4が複数あって、ゾーン106−1〜106−4毎にヒータ101−1〜101−4が設けられ、さらに加熱処理炉100内の空気を冷却する1個の冷却器102が設けられている場合、すなわち加熱複数系統に冷却1系統の組合せという場合もある。   The technique disclosed in Patent Document 1 is a control technique based on a combination of one heating system (one heating actuator) and one cooling system (one cooling actuator). However, the number of actuators that affect energy efficiency is not necessarily two. For example, as shown in FIG. 9, there are a plurality of zones 106-1 to 106-4 to be heated in the heat treatment furnace 100, and heaters 101-1 to 101-4 are provided for each of the zones 106-1 to 106-4. In addition, there may be a case where one cooler 102 for cooling the air in the heat treatment furnace 100 is provided, that is, a combination of one cooling system and a plurality of heating systems.

図9の構成は、加熱を目的とする通常制御の系統が複数あれば、複数の制御量(温度)を制御可能であるので、エネルギー効率を考慮しなければ、問題なく成り立つ構成である。また、この構成は、製造装置の製造コストの面で見れば、むしろ合理的な構成である。このように、制御の主目的のための主制御系が複数系統であり、主制御の整定状態での望ましい操作量出力である平衡点を調整するための副制御系が1系統のみという構成に対しては、特許文献1に開示された技術を適用することはできない。   The configuration shown in FIG. 9 is a configuration that can be achieved without any problem unless energy efficiency is taken into consideration because a plurality of control amounts (temperatures) can be controlled if there are a plurality of normal control systems for the purpose of heating. In addition, this configuration is rather a reasonable configuration in terms of the manufacturing cost of the manufacturing apparatus. In this way, the main control system for the main purpose of control has a plurality of systems, and the sub-control system for adjusting the equilibrium point, which is a desired operation amount output in the main control settling state, has only one system. On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot be applied.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、主制御系が複数系統であり、主制御の整定状態での望ましい操作量出力である平衡点を調整するための副制御系が1系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The main control system has a plurality of systems, and there is one sub-control system for adjusting an equilibrium point which is a desired operation amount output in the settling state of the main control. An object of the present invention is to provide a cooperative operation apparatus and method capable of realizing energy saving in a multi-loop control system of only a system.

本発明の協調動作装置は、複数の主制御系に対応して設けられ、主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を算出する複数の第1の制御演算手段と、主制御系毎に設けられ、対応する主制御系の前記第1の制御演算手段によって算出された第1の操作量を対応する主制御系のアクチュエータに出力する複数の第1の操作量出力手段と、前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成手段と、前記操作量系変数毎に設けられ、前記操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を算出する複数の操作量算出手段と、前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成して第3の操作量を出力する合成手段と、前記平衡点を維持するように操作するための1つの副制御系に対応して設けられ、前記合成手段から出力された第3の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算手段と、前記第2の制御演算手段によって算出された第4の操作量を副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力手段とを備え、前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、前記第1の操作量は給気風量であり、前記第1の操作量の総和は総風量であり、前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とするものである。 The cooperative operation device according to the present invention is provided corresponding to a plurality of main control systems, and receives a set value of main control and a control amount of main control as inputs, and calculates a plurality of first operations by a control calculation. And a plurality of first operation units that are provided for each main control system and that output the first operation amount calculated by the first control calculation unit of the corresponding main control system to the corresponding main control system actuator. Manipulated variable output means, variable generating means for generating the same or different manipulated variable variables from the plurality of first manipulated variables calculated by the plurality of first control computing means, and the manipulated variable system It is provided for each variable, and calculates the difference between the manipulated variable system variable and a predetermined manipulated variable system setting value indicating an equilibrium point, which is a desired value in the settling state of the manipulated variable system variable. Multiple operation amount calculations to calculate the second manipulated variable And a plurality of second manipulated variables calculated by the plurality of manipulated variable calculating means and combining the plurality of second manipulated variables to output a third manipulated variable. Combining means and one sub-control system for operating so as to maintain the equilibrium point are provided, and a third operation amount output from the combining means is used as a control amount input to obtain a first by control calculation. And a second operation amount output means for outputting the fourth operation amount calculated by the second control operation means to the sub-control system actuator. The main control system actuator is a damper for adjusting a supply air amount in a central air conditioning system, and the sub control system actuator is an air conditioner for adjusting a supply air temperature in a central air conditioning system, The first operation amount is an air supply air amount, the sum of the first operation amounts is a total air amount, and the operation amount system variable includes at least a part of the first operation amount and the first operation amount. And the sum of the manipulated variables .

また、本発明の協調動作装置の1構成例は、さらに、前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列手段を備え、前記合成手段は、前記整列手段によって並び替えられた複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成することを特徴とするものである。
また、本発明の協調動作装置の1構成例において、前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むものである。
また、本発明の協調動作装置の1構成例において、前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むものである
In addition, one configuration example of the cooperative operation device according to the present invention further includes an alignment unit that rearranges the plurality of second operation amounts calculated by the plurality of operation amount calculation units in ascending order or in descending order. Is characterized in that the plurality of second operation amounts are synthesized by performing a weighting operation on the plurality of second operation amounts rearranged by the aligning means.
Moreover, in one configuration example of the cooperative operation device according to the present invention, the manipulated variable system variable includes at least a part of the first manipulated variable and a total sum of the first manipulated variable.
In the configuration example of the cooperative operation device according to the present invention, the manipulated variable system variable further includes an amount obtained by adding a part of the first manipulated variable .

また、本発明の協調動作方法は、主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を主制御系毎に算出する第1の制御演算ステップと、前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量をそれぞれ対応する主制御系のアクチュエータに出力する第1の操作量出力ステップと、前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成ステップと、前記変数生成ステップで生成した操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を操作量系変数毎に算出する操作量算出ステップと、前記操作量算出ステップで算出した複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成して第3の操作量を得る合成ステップと、前記合成ステップで得られた第3の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算ステップと、前記第2の制御演算ステップで算出した第4の操作量を、前記平衡点を維持するように操作するための1つの副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力ステップとを含み、前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、前記第1の操作量は給気風量であり、前記第1の操作量の総和は総風量であり、前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とするものである。 The coordinated operation method of the present invention includes a first control calculation step for calculating a first operation amount for each main control system by a control calculation using a set value of the main control and a control amount of the main control as inputs. A first manipulated variable output step for outputting a plurality of first manipulated variables calculated in one control computation step to the corresponding main control system actuator, and a plurality of first manipulated variables computed in the first control computation step. A variable generation step for generating the same or different manipulated variable variables from the manipulated variable, the manipulated variable generated in the variable generation step, and an equilibrium point that is a desired value in the settling state of the manipulated variable An operation amount calculation step of calculating a second operation amount normalized by a predetermined coefficient for each operation amount system variable, and calculating the difference from a predetermined operation amount system setting value indicating Multiple calculated A combination step of combining the plurality of second operation amounts by performing a weighting operation on the second operation amount to obtain a third operation amount; and a third operation amount obtained in the combining step. As the control amount input, the second control calculation step for calculating the fourth operation amount by the control calculation and the fourth operation amount calculated in the second control calculation step are operated so as to maintain the equilibrium point. look including a second manipulated variable output step of outputting one of the sub-control system of the actuator for the actuator of the main control system is a damper for adjusting the supply air flow rate in a central air conditioning system, said sub-control The actuator of the system is an air conditioner that adjusts the supply air temperature in a central air conditioning system, the first operation amount is the supply air amount, and the sum of the first operation amounts is the total air amount, The amount based variables are those comprising at least part of the first operation amount, a sum of the first manipulated variable.

本発明によれば、第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量から操作量に係わる調整対象の変数である操作量系変数を生成し、操作量系変数と望ましい平衡点を示す操作量系設定値との差を正規化した値である第2の操作量を算出することにより、各平衡点の差異を正規化し、第2の操作量を合成して、合成後の第3の操作量に基づいて第4の操作量を算出して副制御系のアクチュエータに出力することにより、平衡点を望ましい値に調整することができる。したがって、操作量系変数の一部として、各主制御系の第1の操作量を設定すれば、主制御系が複数系統であり、副制御系が1系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる。同時に、操作量系変数の一部として、第1の操作量の総和である総操作量を設定すれば、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である第1の平衡点とは別に、総操作量のような第2の平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。また、本発明では、各主制御系の望ましい操作量出力である第1の平衡点が共通しているものに限らず、これら第1の平衡点が異なるマルチループ制御系にも適用することができる。   According to the present invention, an operation amount system variable that is a variable to be adjusted related to an operation amount is generated from a plurality of first operation amounts calculated by the first control calculation means, and the operation amount system variable and a desired equilibrium point are generated. By calculating the second manipulated variable, which is a value obtained by normalizing the difference from the manipulated variable system setting value indicating the difference between the equilibrium points, the second manipulated variable is synthesized, and the second manipulated variable is synthesized. By calculating the fourth operation amount based on the third operation amount and outputting it to the sub-control system actuator, the equilibrium point can be adjusted to a desired value. Therefore, if the first manipulated variable of each main control system is set as a part of the manipulated variable system variable, energy saving can be achieved in a multi-loop control system in which the main control system has a plurality of systems and the sub-control system has only one system. Can be realized. At the same time, if a total manipulated variable, which is the sum of the first manipulated variables, is set as a part of the manipulated variable, the equilibrium point adjustment including the total manipulated variable can be realized, which is desirable for each main control system. The present invention can be applied to a system in which a second equilibrium point such as the total manipulated variable exists separately from the first equilibrium point that is the manipulated variable output. Further, the present invention is not limited to a common first equilibrium point that is a desired manipulated variable output of each main control system, but can be applied to a multi-loop control system in which these first equilibrium points are different. it can.

本発明の参考例に係る協調動作装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cooperative operation apparatus which concerns on the reference example of this invention. 本発明の参考例に係る制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the control system which concerns on the reference example of this invention. 本発明の参考例に係る協調動作装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the cooperative operation apparatus which concerns on the reference example of this invention. 本発明の実施の形態に係るセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the central air conditioning system which concerns on embodiment of this invention. 先願の協調動作装置の動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the cooperative operation apparatus of a prior application. 本発明の実施の形態に係る協調動作装置の動作例を示す図である。It is a figure which shows the operation example of the cooperative operation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 従来の制御装置を加熱処理炉の温度制御に適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied the conventional control apparatus to the temperature control of a heat processing furnace. 従来の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional control apparatus. 加熱複数系統、冷却1系統の組合せを示す図である。It is a figure which shows the combination of heating multiple systems and 1 cooling system.

[発明の原理]
複数の主制御系において、それらの調整されるべき平衡点が共通しているとは限らない対象を想定して、まず複数の主制御系における平衡点の差を整理し、次に平衡点の差を整理する処理で得られた整理操作量をセレクタにより合成し、その後に特許文献1に開示された処理(操作量の調整)を適用することを、基本原理とする。この基本原理によれば、複数の主制御系における平衡点の差のみを最前段での整理の対象とすることで、全体の演算量が必要以上に増えないようにすることができる。基本原理によれば、平衡点条件の優先度の高い整理操作量を選択するセレクタを備えることで、安定した主制御系からの実質的な操作量である整理操作量の選択方法・組合せ方法を決定する操作になるので、扱いやすい。そして、優先度の高いものに対応できるのであれば、実用価値の高いマルチループ制御系適用方法になる。
[Principle of the Invention]
Assuming an object in which the equilibrium points to be adjusted are not necessarily shared by multiple main control systems, first sort out the differences between the equilibrium points in the multiple main control systems, and then The basic principle is to combine the organizing operation amount obtained by the processing of organizing the difference by the selector and then apply the processing (adjustment of the operation amount) disclosed in Patent Document 1. According to this basic principle, only the difference between the equilibrium points in the plurality of main control systems is targeted for rearrangement in the forefront stage, so that the total calculation amount can be prevented from increasing more than necessary. According to the basic principle, by providing a selector that selects a sort operation amount with high priority in the equilibrium point condition, a sort operation amount selection method / combination method that is a substantial manipulated variable from a stable main control system is provided. As it becomes operation to decide, it is easy to handle. And if it can respond to a thing with high priority, it will become a multiloop control system application method with a high practical value.

発明者は、以上のような基本原理に基づき、主制御系が複数系統であり、主制御の整定状態での望ましい操作量出力である平衡点を調整するための副制御系が1系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる協調動作装置および方法を提案した(特願2013−020129)。特願2013−020129において協調動作装置の適用例として説明したセントラル空調システムでは、複数のゾーンの室内温度制御のための主制御系である複数の給気風量制御系と、複数の主制御系の平衡点を調整するための副制御系である給気温度制御系とを有しており、各主制御系の操作量(給気風量)と望ましい平衡点を示す操作量設定値との差である整理操作量を主制御系毎に算出することにより、各主制御系における平衡点の差を整理し、整理操作量をセレクタで合成して、合成後の操作量に対して特許文献1に開示された処理を適用することで、平衡点を望ましい値に調整するようにしている。   Based on the basic principle as described above, the inventor has a plurality of main control systems, and only one sub-control system for adjusting an equilibrium point, which is a desired manipulated variable output in the main control settling state. A cooperative operation apparatus and method that can realize energy saving in a multi-loop control system have been proposed (Japanese Patent Application No. 2013-020129). In the central air conditioning system described as an application example of the cooperative operation device in Japanese Patent Application No. 2013-020129, a plurality of supply air volume control systems that are main control systems for indoor temperature control in a plurality of zones, and a plurality of main control systems It has a supply air temperature control system, which is a sub-control system for adjusting the equilibrium point, and the difference between the operation amount (supply air volume) of each main control system and the operation amount set value indicating the desired equilibrium point By calculating a certain sort operation amount for each main control system, the difference between the equilibrium points in each main control system is sorted out, and the sort operation amount is synthesized by a selector. By applying the disclosed processing, the equilibrium point is adjusted to a desired value.

特願2013−020129で提案した協調動作装置では、複数の主制御系のみがマルチ化の対象である。つまり、平衡点の差を整理する程度で済むような同質の主制御系のみを扱うことを、設計上の前提としている。
しかしながら、セントラル空調システムでは、給気風量の制約は個別の主制御系のみとは限らず、さらなる多様化対応が求められている。例えば、各主制御系の操作量(給気風量)をそれぞれ個別に望ましい値に調整するだけでなく、各主制御系の操作量とは別の平衡点、具体的には各主制御系の個々の操作量(給気風量)の総和である総操作量(総風量)を望ましい値に調整することが求められている。
In the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129, only a plurality of main control systems are targets for multi-processing. In other words, the design premise is to handle only homogeneous main control systems that only need to sort out the differences between the equilibrium points.
However, in the central air conditioning system, the restriction on the supply air volume is not limited to the individual main control system, and further diversification is required. For example, not only the operation amount (supply air flow) of each main control system is individually adjusted to a desired value, but also an equilibrium point different from the operation amount of each main control system, specifically, It is required to adjust the total operation amount (total air amount), which is the sum of the individual operation amounts (supply air amount), to a desired value.

このように、各主制御系の望ましい操作量出力である平衡点とは別に、総操作量のような平衡点が存在するシステムに対しては、特願2013−020129で提案した協調動作装置を適用することはできない。
本発明では、このようなシステムに適用可能な協調動作装置および方法を実現するため、上記のセレクタに総操作量(総風量)も取り込むことで、総操作量(総風量)も含めた平衡点調整ができるようにする。
In this way, for a system in which an equilibrium point such as the total manipulated variable exists separately from the equilibrium point that is the desired manipulated variable output of each main control system, the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129 is used. It cannot be applied.
In the present invention, in order to realize a cooperative operation apparatus and method applicable to such a system, a balance point including the total operation amount (total air volume) is also obtained by incorporating the total operation amount (total air volume) into the selector. Allow adjustments.

ただし、特願2013−020129で提案した協調動作装置では、平衡点の差を整理する程度で済むもののみを扱うことができる。総操作量(総風量)の望ましい値である第2の平衡点(総風量設定値)は、各主制御系の操作量(給気風量)の望ましい値である第1の平衡点(風量設定値)の数倍の数値になるはずであるので、単純に第2の平衡点と第1の平衡点の差を整理するだけでは、総風量設定値と風量設定値をセレクタでほぼ公平に扱っているとは言い難い状態になる。   However, the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129 can handle only devices that only need to sort out the difference between the equilibrium points. A second equilibrium point (total air volume setting value) that is a desirable value of the total manipulated variable (total air volume) is a first equilibrium point (air volume setting) that is a desirable value of the manipulated variable (supply air volume) of each main control system. The total air volume setting value and the air volume setting value are handled fairly fairly by the selector simply by organizing the difference between the second equilibrium point and the first equilibrium point. It becomes difficult to say that it is.

そこで、発明者は、総操作量のとり得る数値範囲を操作量のとり得る数値範囲に合わせるために、総操作量に関する数値を倍率変換することに想到した。この倍率変換には、総操作量設定値(総風量設定値)を利用してもよいし、任意の係数を利用してもよい。なお、より汎用的で扱いが簡易な構成としては、操作量に係わる全ての調整対象の数値について対応する設定値との差を算出した後に、その差を設定値で除算して正規化することが好ましい。   Accordingly, the inventor has conceived that the numerical value related to the total manipulated variable is subjected to magnification conversion in order to match the numerical range that the total manipulated variable can take with the numerical range that the manipulated variable can take. For this magnification conversion, a total manipulated variable set value (total air volume set value) may be used, or an arbitrary coefficient may be used. As a more versatile and easy-to-use configuration, calculate the differences from the corresponding set values for all the adjustment target values related to the manipulated variable, and then normalize by dividing the difference by the set value. Is preferred.

参考例
以下、本発明の参考例について図面を参照して説明する。本参考例は、より汎用的で扱いが簡易な構成として実現する例である。図1は本参考例に係る制御装置である協調動作装置の構成を示すブロック図、図2は本参考例に係る制御系のブロック線図である。協調動作装置は、n(nは2以上の整数)個の主制御部1−1〜1−nと、操作量拡張部2と、操作量拡張部2が生成するm(mは2以上の整数)個の変数毎に設けられたm個の正規化部3−1〜3−mと、セレクタ4と、操作量調整制御部5とから構成される。
[ Reference example ]
Hereinafter, reference examples of the present invention will be described with reference to the drawings. This reference example is an example realized as a more general-purpose and easy-to-handle configuration. Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a cooperative operation device is the control device according to the present embodiment, FIG. 2 is a block diagram of a control system according to the present embodiment. The cooperative operation apparatus is configured such that n (n is an integer of 2 or more) main control units 1-1 to 1-n, an operation amount expansion unit 2, and m generated by the operation amount expansion unit 2 (m is 2 or more). It is composed of m normalization units 3-1 to 3 -m provided for every (integer) variables, a selector 4, and an operation amount adjustment control unit 5.

各主制御部1−i(i=1〜n)は、それぞれ設定値SP_Aiを入力する設定値入力部10−iと、制御量PV_Aiを入力する制御量入力部11−iと、設定値SP_Aiと制御量PV_Aiに基づいて操作量MV_Ai(第1の操作量)を算出する制御演算部12−i(第1の制御演算手段)と、操作量MV_Aiを対応する主制御系のアクチュエータに出力する操作量出力部13−i(第1の操作量出力手段)とを備えている。   Each main control unit 1-i (i = 1 to n) has a set value input unit 10-i that inputs a set value SP_Ai, a control amount input unit 11-i that inputs a control amount PV_Ai, and a set value SP_Ai. And a control calculation unit 12-i (first control calculation means) that calculates an operation amount MV_Ai (first operation amount) based on the control amount PV_Ai, and outputs the operation amount MV_Ai to the corresponding main control system actuator. And an operation amount output unit 13-i (first operation amount output means).

操作量拡張部2は、主制御部1−i毎に設けられた操作量取得部20−iと、操作量MV_Aiからm個の操作量系変数MV_Cj(j=1〜m)を生成する操作量系変数生成部21(変数生成手段)と、操作量系変数MV_Cjを出力する操作量系出力部22−jとを備えている。   The operation amount expansion unit 2 generates an operation amount system variable MV_Cj (j = 1 to m) from the operation amount acquisition unit 20-i provided for each main control unit 1-i and the operation amount MV_Ai. A quantity system variable generation unit 21 (variable generation means) and an operation quantity system output unit 22-j that outputs an operation quantity system variable MV_Cj are provided.

各正規化部3−j(j=1〜m)は、それぞれ操作量系変数MV_Cjの整定状態での望ましい値である平衡点を示す操作量系設定値SP_Cjを入力する操作量系設定値入力部30−jと、操作量系変数MV_Cjを取得する操作量系変数取得部31−jと、操作量系変数MV_Cjと操作量系設定値SP_Cjとの差を算出して、さらに操作量系設定値SP_Cjなどの係数で正規化した正規化操作量MV_Cej(第2の操作量)を算出する正規化操作量算出部32−j(操作量算出手段)と、正規化操作量MV_Cejを出力する正規化操作量出力部33−jとを備えている。   Each normalizing unit 3-j (j = 1 to m) inputs an operation amount system setting value SP_Cj indicating an equilibrium point, which is a desirable value in the set state of the operation amount system variable MV_Cj. Unit 30-j, manipulated variable system variable acquisition unit 31-j for obtaining manipulated variable system variable MV_Cj, difference between manipulated variable system variable MV_Cj and manipulated variable system setting value SP_Cj, and manipulated variable system setting A normalized operation amount calculator 32-j (operation amount calculator) that calculates a normalized operation amount MV_Cej (second operation amount) normalized by a coefficient such as a value SP_Cj, and a normal that outputs a normalized operation amount MV_Cej The operation amount output unit 33-j.

セレクタ4は、正規化部3−j毎に設けられた正規化操作量取得部40−jと、m個の正規化操作量MV_Cejを小さい順あるいは大きい順に並び替える整列部41と、整列部41によって並び替えられた正規化操作量MV_Cejに対して加重演算を行なうことにより正規化操作量MV_Cejを合成する合成部42と、合成部42による合成操作量MV_CS(第3の操作量)を出力する合成操作量出力部43とを備えている。   The selector 4 includes a normalization operation amount acquisition unit 40-j provided for each normalization unit 3-j, an alignment unit 41 that rearranges the m normalization operation amounts MV_Cej in ascending order or large order, and an alignment unit 41. The combined operation amount MV_Cej (third operation amount) by the combining unit 42 is output by combining the normalized operation amount MV_Cej by performing a weighting operation on the normalized operation amount MV_Cej rearranged by And a synthetic operation amount output unit 43.

操作量調整制御部5は、所定の操作量設定値SP_BS=0を入力する操作量設定値入力部50と、セレクタ4から出力された合成操作量MV_CSを取得する合成操作量取得部51と、合成操作量MV_CSに基づいて調整操作量MV_BS(第4の操作量)を算出する調整制御演算部52(第2の制御演算手段)と、調整制御演算部52による調整操作量MV_BSを副制御系のアクチュエータに出力する調整操作量出力部53(第2の操作量出力手段)とを備えている。   The operation amount adjustment control unit 5 includes an operation amount setting value input unit 50 that inputs a predetermined operation amount setting value SP_BS = 0, a combined operation amount acquisition unit 51 that acquires a combined operation amount MV_CS output from the selector 4, An adjustment control calculation unit 52 (second control calculation means) that calculates an adjustment operation amount MV_BS (fourth operation amount) based on the combined operation amount MV_CS, and an adjustment operation amount MV_BS by the adjustment control calculation unit 52 as a sub-control system And an adjustment operation amount output unit 53 (second operation amount output means) for outputting to the actuator.

図2はn=4、m=4の場合の制御系の構成を示している。図2における6−1〜6−4は主制御系のアクチュエータ、7は副制御系のアクチュエータ、8−1〜8−4は制御対象である。主制御部1−1とアクチュエータ6−1と制御対象8−1とが第1の主制御系を構成し、主制御部1−2とアクチュエータ6−2と制御対象8−2とが第2の主制御系を構成し、主制御部1−3とアクチュエータ6−3と制御対象8−3とが第3の主制御系を構成し、主制御部1−4とアクチュエータ6−4と制御対象8−4とが第4の主制御系を構成している。また、操作量調整制御部5とアクチュエータ7とが副制御系を構成している。   FIG. 2 shows the configuration of the control system when n = 4 and m = 4. 2, 6-1 to 6-4 are main control system actuators, 7 are sub-control system actuators, and 8-1 to 8-4 are control targets. The main control unit 1-1, the actuator 6-1 and the control target 8-1 constitute a first main control system, and the main control unit 1-2, the actuator 6-2 and the control target 8-2 are the second. The main control unit 1-3, the actuator 6-3, and the controlled object 8-3 constitute a third main control system, and the main control unit 1-4, the actuator 6-4, and the control The object 8-4 constitutes a fourth main control system. Further, the operation amount adjustment control unit 5 and the actuator 7 constitute a sub control system.

以下、本参考例の協調動作装置の動作を図3を参照して説明する。各主制御部1−i(i=1〜n)の設定値SP_Aiは、オペレータなどによって設定され、設定値入力部10−iを介して制御演算部12−iに入力される(図3ステップS100)。
各主制御部1−iの制御量PV_Aiは、センサなどによって計測され、制御量入力部11−iを介して制御演算部12−iに入力される(図3ステップS101)。
Hereinafter, the operation of the cooperative operation device of this reference example will be described with reference to FIG. The set value SP_Ai of each main control unit 1-i (i = 1 to n) is set by an operator or the like and is input to the control calculation unit 12-i via the set value input unit 10-i (step in FIG. 3). S100).
The control amount PV_Ai of each main control unit 1-i is measured by a sensor or the like, and is input to the control calculation unit 12-i via the control amount input unit 11-i (step S101 in FIG. 3).

各主制御部1−iの制御演算部12−iは、設定値SP_Aiと制御量PV_Aiに基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行って操作量MV_Aiを算出する(図3ステップS102)。
MV_Ai=(100/PB_Ai){1+(1/TI_Ais)+TD_Ais}
×(SP_Ai−PV_Ai) ・・・(1)
式(1)において、PB_Aiは比例帯、TI_Aiは積分時間、TD_Aiは微分時間、sはラプラス演算子である。
Based on the set value SP_Ai and the control amount PV_Ai, the control calculation unit 12-i of each main control unit 1-i performs a PID control calculation like the following transfer function equation to calculate the manipulated variable MV_Ai (FIG. 3). Step S102).
MV_Ai = (100 / PB_Ai) {1+ (1 / TI_Ais) + TD_Ais}
× (SP_Ai-PV_Ai) (1)
In Equation (1), PB_Ai is a proportional band, TI_Ai is an integration time, TD_Ai is a differentiation time, and s is a Laplace operator.

各主制御部1−iの操作量出力部13−iは、制御演算部12−iによって算出された操作量MV_Aiを対応する主制御系のアクチュエータ6−iに出力する(図3ステップS103)。設定値入力部10−iと制御量入力部11−iと制御演算部12−iと操作量出力部13−iとは主制御部1−i毎に設けられているので、ステップS100〜S103の処理は主制御部1−i毎に個別に実施されることになる。   The operation amount output unit 13-i of each main control unit 1-i outputs the operation amount MV_Ai calculated by the control calculation unit 12-i to the corresponding main control system actuator 6-i (step S103 in FIG. 3). . Since the set value input unit 10-i, the control amount input unit 11-i, the control calculation unit 12-i, and the operation amount output unit 13-i are provided for each main control unit 1-i, steps S100 to S103 are performed. This process is performed individually for each main control unit 1-i.

次に、操作量拡張部2の操作量取得部20−iは、それぞれ対応する主制御部1−iの操作量出力部13−iから操作量MV_Aiを取得する(図3ステップS104)。
操作量系変数生成部21は、操作量に係わる調整対象の変数である操作量系変数MV_Cj(j=1〜m)を生成する(図3ステップS105)。操作量系変数MV_Cjとしては、例えば操作量MV_Aiがある。また、別の操作量系変数MV_Cjとしては、操作量MV_Aiの総和である総操作量MV_Cmがある。
Next, the operation amount acquisition unit 20-i of the operation amount expansion unit 2 acquires the operation amount MV_Ai from the corresponding operation amount output unit 13-i of the main control unit 1-i (step S104 in FIG. 3).
The manipulated variable system variable generation unit 21 generates an manipulated variable MV_Cj (j = 1 to m) that is a variable to be adjusted related to the manipulated variable (step S105 in FIG. 3). As the manipulated variable system variable MV_Cj, for example, there is an manipulated variable MV_Ai. Another manipulated variable system variable MV_Cj includes a total manipulated variable MV_Cm that is the sum of manipulated variables MV_Ai.

Figure 0006280309
Figure 0006280309

さらに、別の操作量系変数MV_Cjとしては、一部の操作量MV_Aiの加算量がある。
各操作量系出力部22−jは、それぞれ操作量系変数MV_Cjを出力する(図3ステップS106)。
Furthermore, as another operation amount system variable MV_Cj, there is an addition amount of a part of the operation amount MV_Ai.
Each manipulated variable output unit 22-j outputs an manipulated variable variable MV_Cj (step S106 in FIG. 3).

次に、操作量系変数MV_Cjの調整されるべき平衡点を示す操作量系設定値SP_Cj(j=1〜m)は、オペレータなどによって設定され、各正規化部3−jの操作量系設定値入力部30−jを介して正規化操作量算出部32−jに入力される(図3ステップS107)。
各正規化部3−jの操作量系変数取得部31−jは、操作量拡張部2のそれぞれ対応する操作量系出力部22−jから操作量系変数MV_Cjを取得する(図3ステップS108)。
Next, an operation amount system setting value SP_Cj (j = 1 to m) indicating an equilibrium point to be adjusted of the operation amount system variable MV_Cj is set by an operator or the like, and the operation amount system setting of each normalization unit 3-j. The value is input to the normalized manipulated variable calculator 32-j via the value input unit 30-j (step S107 in FIG. 3).
The operation amount system variable acquisition unit 31-j of each normalization unit 3-j acquires the operation amount system variable MV_Cj from the corresponding operation amount system output unit 22-j of the operation amount expansion unit 2 (step S108 in FIG. 3). ).

各正規化部3−jの正規化操作量算出部32−jは、それぞれ操作量系変数MV_Cjとこれに対応する操作量系設定値SP_Cjとの差を操作量系設定値SP_Cjなどの係数で正規化した値を、正規化操作量MV_Cejとして算出する(図3ステップS109)。
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)/SP_Cj ・・・(3)
The normalized manipulated variable calculating unit 32-j of each normalizing unit 3-j determines the difference between the manipulated variable system variable MV_Cj and the corresponding manipulated variable system setting value SP_Cj by a coefficient such as the manipulated variable system set value SP_Cj. The normalized value is calculated as a normalized operation amount MV_Cej (step S109 in FIG. 3).
MV_Cej = (MV_Cj−SP_Cj) / SP_Cj (3)

各正規化操作量算出部32−jは、m個の平衡点の差異を正規化することを目的として設けられたものである。正規化操作量MV_Cejは、各主制御部1−iが出力した操作量MV_Aiから生成された操作量系変数MV_Cjと操作量系設定値SP_Cjが示す平衡点との差を正規化したものであり、実質的に制御偏差に類似の数量である。   Each normalized manipulated variable calculator 32-j is provided for the purpose of normalizing the difference between the m equilibrium points. The normalized manipulated variable MV_Cej is obtained by normalizing the difference between the manipulated variable system variable MV_Cj generated from the manipulated variable MV_Ai output from each main control unit 1-i and the equilibrium point indicated by the manipulated variable system setting value SP_Cj. The quantity is substantially similar to the control deviation.

ただし、正規化操作量MV_Cejは、式(3)の算出式に限られる数量ではなく、式(4)に示すように任意の係数Yjによって正規したものでもよいし、式(5)に示すように任意の係数Zjによって正規したものでもよい。
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)Yj ・・・(4)
MV_Cej=(MV_Cj−SP_Cj)/Zj ・・・(5)
However, the normalized manipulated variable MV_Cej is not a quantity limited to the calculation formula of Formula (3), but may be normalized by an arbitrary coefficient Yj as shown in Formula (4) or as shown in Formula (5). Or may be normalized by an arbitrary coefficient Zj.
MV_Cej = (MV_Cj−SP_Cj) Yj (4)
MV_Cej = (MV_Cj−SP_Cj) / Zj (5)

各正規化部3−jの正規化操作量出力部33−jは、正規化操作量算出部32−jによって算出された正規化操作量MV_Cejをセレクタ4に出力する(図3ステップS110)。操作量系設定値入力部30−jと操作量系変数取得部31−jと正規化操作量算出部32−jと正規化操作量出力部33−jとは正規化部3−j毎に設けられているので、図3のステップS107〜S110の処理は正規化部3−j毎に個別に実施されることになる。   The normalization operation amount output unit 33-j of each normalization unit 3-j outputs the normalized operation amount MV_Cej calculated by the normalization operation amount calculation unit 32-j to the selector 4 (step S110 in FIG. 3). The operation amount system set value input unit 30-j, the operation amount system variable acquisition unit 31-j, the normalized operation amount calculation unit 32-j, and the normalized operation amount output unit 33-j are provided for each normalization unit 3-j. Therefore, the processing in steps S107 to S110 in FIG. 3 is performed individually for each normalization unit 3-j.

次に、セレクタ4の各正規化操作量取得部40−jは、それぞれ対応する正規化部3−jの正規化操作量出力部33−jから正規化操作量MV_Cejを取得する(図3ステップS111)。
整列部41は、正規化操作量MV_Cejを小さい順あるいは大きい順に並び替えて、並び替え後の正規化操作量MV_CXk(k=1〜m)を得る(図3ステップS112)。
Next, each normalized operation amount acquisition unit 40-j of the selector 4 acquires the normalized operation amount MV_Cej from the corresponding normalized operation amount output unit 33-j of the normalization unit 3-j (step in FIG. 3). S111).
The alignment unit 41 rearranges the normalized operation amount MV_Cej in ascending or descending order to obtain the normalized operation amount MV_CXk (k = 1 to m) after the rearrangement (step S112 in FIG. 3).

合成部42は、整列部41により並び替えられた正規化操作量MV_CXkに対して次式のような加重演算(加重平均演算)を行ない、合成操作量MV_CSを得る(図3ステップS113)。これにより、合成部42は、実質的に正規化操作量MV_Cejを選択的に合成する。   The synthesizing unit 42 performs a weighting operation (weighted average operation) such as the following expression on the normalized operation amount MV_CXk rearranged by the aligning unit 41 to obtain a combined operation amount MV_CS (step S113 in FIG. 3). Thereby, the synthesis unit 42 selectively synthesizes the normalized manipulated variable MV_Cej.

Figure 0006280309
Figure 0006280309

式(6)において、αkは予め定められた加重であり、加重αk(j=1〜m)の合計は1.0である。例えば、整列部41が正規化操作量MV_Cejを小さい順に並び替えたとして、最も小さい正規化操作量MV_Ce1に対応する加重α1を1.0、その他の正規化操作量MV_Ce2〜MV_Cemに対応する加重α2〜αmを0とすれば、合成部42は最小値選択部として機能する。また、整列部41が正規化操作量MV_Cejを大きい順に並び替えたとして、最も大きい正規化操作量MV_Ce1に対応する加重α1を1.0、その他の正規化操作量MV_Ce2〜MV_Cemに対応する加重α2〜αmを0とすれば、合成部42は最大値選択部として機能する。
合成操作量出力部43は、合成部42によって算出された合成操作量MV_CSを操作量調整制御部5に出力する(図3ステップS114)。
In Expression (6), αk is a predetermined weight, and the sum of the weights αk (j = 1 to m) is 1.0. For example, assuming that the alignment unit 41 rearranges the normalized operation amount MV_Cej in ascending order, the weight α1 corresponding to the smallest normalized operation amount MV_Ce1 is 1.0, and the weight α2 corresponding to the other normalized operation amounts MV_Ce2 to MV_Cem. When .about..alpha.m is set to 0, the synthesis unit 42 functions as a minimum value selection unit. Further, assuming that the alignment unit 41 rearranges the normalized operation amount MV_Cej in descending order, the weight α1 corresponding to the largest normalized operation amount MV_Ce1 is 1.0, and the weight α2 corresponding to the other normalized operation amounts MV_Ce2 to MV_Cem. If .about..alpha.m is set to 0, the synthesis unit 42 functions as a maximum value selection unit.
The combined operation amount output unit 43 outputs the combined operation amount MV_CS calculated by the combining unit 42 to the operation amount adjustment control unit 5 (step S114 in FIG. 3).

次に、操作量調整制御部5の操作量設定値入力部50は、所定の操作量設定値SP_BS=0を調整制御演算部52に入力する(図3ステップS115)。
合成操作量取得部51は、セレクタ4から合成操作量MV_CSを取得する(図3ステップS116)。
Next, the operation amount setting value input unit 50 of the operation amount adjustment control unit 5 inputs a predetermined operation amount setting value SP_BS = 0 to the adjustment control calculation unit 52 (step S115 in FIG. 3).
The composite operation amount acquisition unit 51 acquires the composite operation amount MV_CS from the selector 4 (step S116 in FIG. 3).

周知のとおり、PID制御演算は、設定値から制御量を引いた制御偏差が0になるように操作量を算出する演算である。後述する調整制御演算部52でのPID制御演算では、合成操作量MV_CSを制御量として扱う。ここで、本参考例では、式(3)〜式(5)に示したように正規化操作量算出部32−jにおいて操作量系変数MV_Cjと操作量系設定値SP_Cjとの差を正規化した正規化操作量MV_Cejを算出しており、この正規化操作量MV_Cejが合成部42で合成されて、合成操作量MV_CSとして調整制御演算部52に入力されるようになっている。上記のとおり調整制御演算部52でのPID制御演算では、合成操作量MV_CSを制御量として扱うが、合成操作量MV_CSは制御偏差に類似の数量として算出されているので、合成操作量MV_CSに対応する操作量設定値を改めて与える必要はない。したがって、操作量設定値入力部50が入力する操作量設定値SP_BSは常に0に設定されている。 As is well known, the PID control calculation is an operation for calculating the operation amount so that the control deviation obtained by subtracting the control amount from the set value becomes zero. In the PID control calculation in the adjustment control calculation unit 52 described later, the composite operation amount MV_CS is handled as the control amount. Here, in this reference example , the normalized manipulated variable calculation unit 32-j normalizes the difference between the manipulated variable system variable MV_Cj and the manipulated variable system setting value SP_Cj as shown in the equations (3) to (5). The normalized manipulated variable MV_Cej is calculated, and the normalized manipulated variable MV_Cej is synthesized by the synthesizing unit 42 and input to the adjustment control calculating unit 52 as the synthesized manipulated variable MV_CS. As described above, in the PID control calculation in the adjustment control calculation unit 52, the composite operation amount MV_CS is handled as the control amount. However, since the composite operation amount MV_CS is calculated as a quantity similar to the control deviation, It is not necessary to give the manipulated variable setting value to be applied again. Therefore, the operation amount setting value SP_BS input by the operation amount setting value input unit 50 is always set to 0.

調整制御演算部52は、操作量設定値SP_BS=0と合成操作量MV_CSに基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行って調整操作量MV_BSを算出する(図3ステップS117)。
MV_BS=(100/PB_B){1+(1/TI_Bs)+TD_Bs}
×(0−MV_CS) ・・・(7)
式(7)において、PB_Bは比例帯、TI_Bは積分時間、TD_Bは微分時間、sはラプラス演算子である。上記のとおり、制御偏差の演算部分は、操作量設定値SP_BS=0と合成操作量MV_CSとの差(0−MV_CS)となっている。
Based on the operation amount set value SP_BS = 0 and the combined operation amount MV_CS, the adjustment control calculation unit 52 performs the PID control calculation as in the following transfer function equation to calculate the adjustment operation amount MV_BS (step S117 in FIG. 3). .
MV_BS = (100 / PB_B) {1+ (1 / TI_Bs) + TD_Bs}
× (0-MV_CS) (7)
In Expression (7), PB_B is a proportional band, TI_B is an integration time, TD_B is a differentiation time, and s is a Laplace operator. As described above, the control deviation calculation part is the difference (0−MV_CS) between the manipulated variable set value SP_BS = 0 and the composite manipulated variable MV_CS.

調整操作量出力部53は、調整制御演算部52によって算出された調整操作量MV_BSを対応する副制御系のアクチュエータ7に出力する(図3ステップS118)。
以上のようなステップS100〜S118の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで(図3ステップS119においてYES)、制御周期毎に繰り返し実行される。
The adjustment operation amount output unit 53 outputs the adjustment operation amount MV_BS calculated by the adjustment control calculation unit 52 to the corresponding sub-control system actuator 7 (step S118 in FIG. 3).
The processes in steps S100 to S118 as described above are repeatedly executed for each control cycle until the control is terminated by, for example, an instruction from the operator (YES in step S119 in FIG. 3).

以上のように、本参考例では、主制御部1−1〜1−nによって算出された操作量MV_A1〜MV_Anから操作量に係わる調整対象の変数である操作量系変数MV_C1〜MV_Cmを生成し、操作量系変数MV_C1〜MV_Cmと望ましい平衡点を示す操作量系設定値SP_C1〜SP_Cmとの差を正規化した値である正規化操作量MV_Ce1〜MV_Cemを算出することにより、各平衡点の差異を正規化し、正規化操作量MV_Ce1〜MV_Cemを合成して、合成操作量MV_CSに基づいて調整操作量MV_BSを算出して副制御系のアクチュエータに出力することにより、平衡点を望ましい値に調整することができる。したがって、操作量系変数MV_C1〜MV_Cmの一部として、各主制御系の操作量MV_A1〜MV_Anを設定すれば、主制御系が複数系統であり、副制御系が1系統のみというマルチループ制御系において、省エネルギーを実現することができる。 As described above, in this reference example , the operation amount system variables MV_C1 to MV_Cm, which are adjustment target variables related to the operation amount, are generated from the operation amounts MV_A1 to MV_An calculated by the main control units 1-1 to 1-n. By calculating normalized operation amounts MV_Ce1 to MV_Cem, which are values obtained by normalizing the differences between the operation amount system variables MV_C1 to MV_Cm and the operation amount system setting values SP_C1 to SP_Cm indicating the desired equilibrium point, the difference between the equilibrium points is calculated. Is normalized, the normalized manipulated variables MV_Ce1 to MV_Cem are synthesized, the adjusted manipulated variable MV_BS is calculated based on the synthesized manipulated variable MV_CS, and is output to the actuator of the sub-control system, thereby adjusting the equilibrium point to a desired value. be able to. Therefore, if the operation amounts MV_A1 to MV_An of each main control system are set as a part of the operation amount system variables MV_C1 to MV_Cm, a multi-loop control system in which the main control system has a plurality of systems and the sub control system has only one system. Thus, energy saving can be realized.

同時に、本参考例では、操作量系変数MV_C1〜MV_Cmの一部として、各主制御系の操作量MV_A1〜MV_Anの総和である総操作量を設定すれば、総操作量も含めた平衡点調整を実現することができ、各主制御系の望ましい操作量出力である第1の平衡点とは別に、総操作量のような第2の平衡点が存在するシステムに本発明を適用することができる。また、本参考例では、各主制御系の望ましい操作量出力である第1の平衡点が共通しているものに限らず、これら第1の平衡点が異なるマルチループ制御系にも適用することができる。 At the same time, in this reference example , if the total operation amount that is the sum of the operation amounts MV_A1 to MV_An of each main control system is set as a part of the operation amount system variables MV_C1 to MV_Cm, the equilibrium point adjustment including the total operation amount is performed. The present invention can be applied to a system in which a second equilibrium point such as a total manipulated variable exists separately from the first equilibrium point that is a desired manipulated variable output of each main control system. it can. Further, in this reference example , the present invention is not limited to a common first balance point that is a desired operation amount output of each main control system, but can be applied to a multi-loop control system in which these first balance points are different. Can do.

実施の形態
次に、本発明の実施の形態について説明する。図4は本実施の形態に係るセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、n=4個の主制御系である給気風量制御系と1個の副制御系である給気温度制御系とで構成されるセントラル空調システムに参考例の協調動作装置を適用した例を示すものである。部屋400には、温度制御したいゾーン405−1〜405−4が4個あり、ゾーン405−1〜405−4毎に給気ダンパ402−1〜402−4(主制御系の給気風量アクチュエータ)が設けられている。空調機401は、副制御系の給気温度アクチュエータを構成している。
[ Embodiment ]
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the central air conditioning system according to the present embodiment. This embodiment is a cooperative operation apparatus of a reference example in a central air-conditioning system composed of n = 4 supply air volume control systems which are main control systems and one supply air temperature control system which is one sub control system. An example in which is applied is shown. The room 400 has four zones 405-1 to 405-4 whose temperature is desired to be controlled, and the air supply dampers 402-1 to 402-4 (air supply air volume actuators of the main control system) are provided for each of the zones 405-1 to 405-4. ) Is provided. The air conditioner 401 constitutes an auxiliary control system supply air temperature actuator.

主制御部1−1〜1−4は、各ゾーン405−1〜405−4に対して給気風量による室内温度制御を行なう。本実施の形態の主制御部1−1〜1−4の構成および動作(図3ステップS100〜S103)は、参考例においてn=4とした場合に相当するので、詳細な説明は省略する。室内温度の設定値SP_A1〜SP_A4は、建物管理者や室内居住者などによって設定され、各主制御部1−1〜1−4の設定値入力部10−1〜10−4を介して制御演算部12−1〜12−4に入力される。各ゾーン405−1〜405−4の温度PV_A1〜PV_A4(制御量)は、温度センサ403−1〜403−4によって個別に計測され、各主制御部1−1〜1−4の制御量入力部11−1〜11−4を介して制御演算部12−1〜12−4に入力される。4ゾーン共通の空調機401は、冷房の場合は指定された温度に給気を冷却し、暖房の場合は指定された温度に給気を加熱する。以下では、冷房の場合についてのみ説明する。 The main control units 1-1 to 1-4 perform indoor temperature control based on the supply air volume on the zones 405-1 to 405-4. The configuration and operation (steps S100 to S103 in FIG. 3) of the main control units 1-1 to 1-4 according to the present embodiment correspond to the case where n = 4 in the reference example , and thus detailed description thereof is omitted. The indoor temperature set values SP_A1 to SP_A4 are set by a building manager, an indoor occupant, or the like, and control calculation is performed via the set value input units 10-1 to 10-4 of the main control units 1-1 to 1-4. Input to the sections 12-1 to 12-4. The temperatures PV_A1 to PV_A4 (control amounts) of the zones 405-1 to 405-4 are individually measured by the temperature sensors 403-1 to 403-4 and are input to the control amounts of the main control units 1-1 to 1-4. It inputs into the control calculating parts 12-1 to 12-4 via the parts 11-1 to 11-4. The air conditioner 401 common to the four zones cools the supply air to a specified temperature in the case of cooling, and heats the supply air to a specified temperature in the case of heating. Only the case of cooling will be described below.

空調機401から送り出された給気は、ダクト406を通って吹出口407−1〜407−4から各ゾーン405−1〜405−4に供給される。給気温度は、給気温度センサ404によって計測される。給気ダンパ402−1〜402−4は、主制御部1−1〜1−4から出力される操作量MV_A1〜MV_A4に応じて、各ゾーン405−1〜405−4に供給される給気の風量を調節する。空調機401は、操作量調整制御部5から出力される調整操作量MV_BSに応じて、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度を調節する。部屋400から戻される還気は、ダクト408および還気ダンパ409を通り、取入口410から導入された外気と混合されて空調機401に戻される。   The air supplied from the air conditioner 401 is supplied to the zones 405-1 to 405-4 from the outlets 407-1 to 407-4 through the duct 406. The supply air temperature is measured by the supply air temperature sensor 404. The air supply dampers 402-1 to 402-4 supply air to the zones 405-1 to 405-4 according to the operation amounts MV_A1 to MV_A4 output from the main control units 1-1 to 1-4. Adjust the airflow. The air conditioner 401 adjusts the supply air temperature by adjusting the amount of the heat medium flowing through the heat exchanger inside the air conditioner according to the adjustment operation amount MV_BS output from the operation amount adjustment control unit 5. The return air returned from the room 400 passes through the duct 408 and the return air damper 409, is mixed with the outside air introduced from the intake port 410, and is returned to the air conditioner 401.

本実施の形態の操作量拡張部2の構成および動作(図3ステップS104〜S106)は、参考例においてn=4、m=5とした場合に相当する。各主制御系での制御可能な最低必要な操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)が、操作量系設定値SP_C1〜SP_C4に対応する操作量系変数MV_C1〜MV_C4、すなわち調整対象の第1の平衡点になる。操作量拡張部2の操作量系変数生成部21は、次式のように操作量系変数MV_C1〜MV_C4を生成する(図3ステップS105)。
MV_C1=MV_A1 ・・・(8)
MV_C2=MV_A2 ・・・(9)
MV_C3=MV_A3 ・・・(10)
MV_C4=MV_A4 ・・・(11)
The configuration and operation (steps S104 to S106 in FIG. 3) of the operation amount expansion unit 2 of the present embodiment correspond to the case where n = 4 and m = 5 in the reference example . The minimum required manipulated variables MV_A1 to MV_A4 (supply air volume) that can be controlled in each main control system are manipulated variable variables MV_C1 to MV_C4 corresponding to manipulated variable system set values SP_C1 to SP_C4, that is, the first adjustment target variable MV_C1 to MV_C4. It becomes an equilibrium point. The manipulated variable system variable generator 21 of the manipulated variable extender 2 generates manipulated variable variables MV_C1 to MV_C4 as shown in the following equation (step S105 in FIG. 3).
MV_C1 = MV_A1 (8)
MV_C2 = MV_A2 (9)
MV_C3 = MV_A3 (10)
MV_C4 = MV_A4 (11)

操作量系設定値SP_C1〜SP_C4は、例えばSP_C1=10m3/min.、SP_C2=11m3/min.、SP_C3=12m3/min.、SP_C4=13m3/min.である。本実施の形態の例では、主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)は、各主制御系の第1の平衡点の差を整理する程度で済むような同質のものとなる。操作量系設定値SP_C1〜SP_C4は、エネルギー効率と各ゾーンの風量の最低必要量等を考慮して予め決定されるが、操作量系設定値SP_C1〜SP_C4を決定する代表的な理由は、各ゾーンに広く給気が循環して冷暖房の効果を得ることである。 The manipulated variable system setting values SP_C1 to SP_C4 are, for example, SP_C1 = 10 m 3 / min. , SP_C2 = 11 m 3 / min. , SP_C3 = 12 m 3 / min. , SP_C4 = 13 m 3 / min. It is. In the example of the present embodiment, the operation amounts MV_A1 to MV_A4 (supply air flow amount) of the main control system are of the same quality so that the difference between the first equilibrium points of the respective main control systems is sufficient. The manipulated variable system setting values SP_C1 to SP_C4 are determined in advance in consideration of the energy efficiency and the minimum required amount of airflow in each zone. Typical reasons for determining the manipulated variable system set values SP_C1 to SP_C4 are as follows. The air supply is widely circulated in the zone to obtain the effect of air conditioning.

一方、各主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の合計である総操作量(総風量)が、操作量系設定値SP_C5に対応する操作量系変数MV_C5、すなわち調整対象の第2の平衡点になる。操作量拡張部2の操作量系変数生成部21は、次式のように操作量系変数MV_C5を生成する(図3ステップS105)。
MV_C5=MV_A1+MV_A2+MV_A3+MV_A4 ・・・(12)
On the other hand, the total operation amount (total air amount), which is the sum of the operation amounts MV_A1 to MV_A4 (supply air amount) of each main control system, corresponds to the operation amount system variable MV_C5 corresponding to the operation amount system setting value SP_C5, that is, the first adjustment target variable. 2 equilibrium point. The manipulated variable system variable generation unit 21 of the manipulated variable expansion unit 2 generates the manipulated variable system variable MV_C5 as shown in the following equation (step S105 in FIG. 3).
MV_C5 = MV_A1 + MV_A2 + MV_A3 + MV_A4 (12)

操作量系設定値SP_C5は例えば50m3/min.である。したがって、総操作量(総風量)は、他の主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)と比較した場合に、第1の平衡点と第2の平衡点の差を整理する程度で済むような同質のものではない。操作量系設定値SP_C5は、換気の都合などにより予め決定されるが、操作量系設定値SP_C5を決定する代表的な理由は、部屋400全体の二酸化炭素濃度が高くならないように換気することである。したがって、単純にSP_C1+SP_C2+SP_C3+SP_C4=SP_C5になるとは限らない。 The manipulated variable system set value SP_C5 is, for example, 50 m 3 / min. It is. Therefore, the total manipulated variable (total air volume) is a degree of organizing the difference between the first equilibrium point and the second equilibrium point when compared with the manipulated variables MV_A1 to MV_A4 (supply air volume) of other main control systems. It's not the same quality that you can get away with. The manipulated variable system setting value SP_C5 is determined in advance for convenience of ventilation or the like. A typical reason for determining the manipulated variable system set value SP_C5 is to ventilate the carbon dioxide concentration in the entire room 400 so as not to increase. is there. Therefore, SP_C1 + SP_C2 + SP_C3 + SP_C4 = SP_C5 is not always satisfied.

本実施の形態の正規化部3−1〜3−4の構成および動作(図3ステップS107〜S110)は、参考例においてm=5とした場合に相当するので、説明は省略する。 Since the configuration and operation (steps S107 to S110 in FIG. 3) of the normalization units 3-1 to 3-4 of the present embodiment correspond to the case where m = 5 in the reference example , description thereof is omitted.

本実施の形態のセレクタ4の構成および動作(図3ステップS111〜S114)は、参考例においてm=5とした場合に相当する。4個の主制御系の中で、最も不利な制御状態にあるものは、操作量MV_A1〜MV_A4が最小値を示すものである。よって、セレクタ4は、最小値選択部として機能すればよい。言うまでもなく、セレクタ4には、総操作量(総風量)を正規化した正規化操作量MV_Ce5も入力されるので、操作量MV_A1〜MV_A4を正規化した正規化操作量MV_Ce1〜MV_Ce4よりもMV_Ce5が小さい場合には、MV_Ce5が選択される。 The configuration and operation (steps S111 to S114 in FIG. 3) of the selector 4 of the present embodiment correspond to the case where m = 5 in the reference example . Among the four main control systems, the one in the most unfavorable control state is one in which the operation amounts MV_A1 to MV_A4 show the minimum values. Therefore, the selector 4 may function as a minimum value selection unit. Needless to say, since the normalized operation amount MV_Ce5 obtained by normalizing the total operation amount (total air volume) is also input to the selector 4, MV_Ce5 is more than the normalized operation amounts MV_Ce1 to MV_Ce4 obtained by normalizing the operation amounts MV_A1 to MV_A4. If it is smaller, MV_Ce5 is selected.

操作量調整制御部5の構成および動作(図3ステップS115〜S118)は、参考例と同じである。操作量調整制御部5によって算出された調整操作量MV_BSは、副制御系のアクチュエータである空調機401に出力される。主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4を増加させるためには調整操作量MV_BSである給気温度を上昇させる必要があり、逆に主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4を減少させるためには調整操作量MV_BSである給気温度を下降させる必要がある。一般的には、風量を少なくすれば、搬送動力を小さくすることができるので、省エネルギーに繋がることが知られている。 The configuration and operation (steps S115 to S118 in FIG. 3) of the operation amount adjustment control unit 5 are the same as those in the reference example . The adjustment operation amount MV_BS calculated by the operation amount adjustment control unit 5 is output to the air conditioner 401 that is an actuator of the sub-control system. In order to increase the operation amount MV_A1 to MV_A4 of the main control system, it is necessary to increase the supply air temperature which is the adjustment operation amount MV_BS. Conversely, to decrease the operation amount MV_A1 to MV_A4 of the main control system, the adjustment operation is performed. It is necessary to lower the supply air temperature, which is the amount MV_BS. Generally, it is known that if the air volume is reduced, the conveyance power can be reduced, which leads to energy saving.

次に、図5(A)〜図5(C)、図6(A)〜図6(C)に本実施の形態の効果を示すシミュレーション結果を示す。ここでは、主制御系の数をn=4、操作量系変数の数をm=5とし、ゾーン405−1〜405−4の温度PV_A1〜PV_A4を28℃から26℃へ降下させ、さらに26℃から25℃へ降下させた場合の数値をシミュレーションにより求めた。   Next, FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C show simulation results showing the effects of this embodiment. Here, the number of main control systems is n = 4, the number of manipulated variables is m = 5, the temperatures PV_A1 to PV_A4 of the zones 405-1 to 405-4 are decreased from 28 ° C. to 26 ° C., and 26 The numerical value when the temperature was lowered from 25 ° C. to 25 ° C. was obtained by simulation.

図5(A)〜図5(C)は特願2013−020129で提案した協調動作装置の動作を示している。特願2013−020129で提案した協調動作装置は、本実施の形態の協調動作装置から操作量拡張部2と正規化部3−1〜3−5とを削除し、主制御部1−1〜1−4とセレクタ4との間に、操作量MV_A1〜MV_A4と操作量設定値(平衡点)との差である整理操作量を主制御系毎に算出する平衡点差整理部を設け、セレクタ4において4個の整理操作量を合成する構成に相当する。   FIGS. 5A to 5C show the operation of the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129. The cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129 deletes the operation amount expansion unit 2 and normalization units 3-1 to 3-5 from the cooperative operation device of the present embodiment, and the main control units 1-1 to 1-1. Between the 1-4 and the selector 4, there is provided an equilibrium point difference organizing unit that calculates the organizing manipulation amount, which is the difference between the manipulation amounts MV_A1 to MV_A4 and the manipulation amount setting value (equilibrium point) for each main control system. This corresponds to a configuration in which four organizing operation amounts are combined.

図5(A)は100秒において室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=26℃のステップ入力が加わり、さらに1000秒において室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=25℃のステップ入力が加わったときの温度PV_A1〜PV_A4(制御量)の変化を示し、図5(B)はこれらのステップ入力時に主制御部1−1〜1−4から出力される操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の変化を示し、図5(C)は総操作量MV_T(総風量)を示している。   FIG. 5A shows the temperature PV_A1 when a step input of room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 26 ° C. is added at 100 seconds and a step input of room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 25 ° C. is added at 1000 seconds. FIG. 5B shows changes in the operation amounts MV_A1 to MV_A4 (supply air volume) output from the main control units 1-1 to 1-4 at the time of these step inputs, FIG. 5C shows the total manipulated variable MV_T (total air volume).

特願2013−020129で提案した協調動作装置では、結果的に操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の最低必要量10m3/min.を維持することのみ行なわれる。室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=26℃の時刻1000秒までは、整定状態での総操作量MV_T(総風量)がぎりぎりで50m3/min.を超えている。一方、1000秒以降の室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=25℃の状態では、各主制御系の操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の最低必要量10m3/min.を維持することで全体的に風量が減少し、整定状態での総操作量MV_T(総風量)が50m3/min.未満になる。このように、特願2013−020129で提案した協調動作装置では、総操作量MV_T(総風量)の調整を考慮していないため、総操作量MV_Tを望ましい値に維持することができない。 As a result, in the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129, the minimum required amount of operation amount MV_A1 to MV_A4 (supply air amount) is 10 m 3 / min. Is only maintained. Until the time 1000 seconds when the room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 26 ° C., the total operation amount MV_T (total air volume) in the settling state is barely 50 m 3 / min. Is over. On the other hand, in the state where the indoor temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 25 ° C. after 1000 seconds, the minimum required amount 10 m 3 / min. Is maintained, the total air volume is reduced, and the total manipulated variable MV_T (total air volume) in the settling state is 50 m 3 / min. Less than. As described above, the cooperative operation device proposed in Japanese Patent Application No. 2013-020129 does not consider the adjustment of the total operation amount MV_T (total air volume), and therefore cannot maintain the total operation amount MV_T at a desired value.

図6(A)〜図6(C)は本実施の形態の協調動作装置の動作を示しており、図6(A)は100秒において室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=26℃のステップ入力が加わり、さらに1000秒において室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=25℃のステップ入力が加わったときの温度PV_A1〜PV_A4(制御量)の変化を示し、図6(B)はこれらのステップ入力時に主制御部1−1〜1−4から出力される操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の変化を示し、図6(C)は操作量系変数MV_C5(総風量)を示している。   6 (A) to 6 (C) show the operation of the cooperative operation device according to the present embodiment. FIG. 6 (A) shows a step input of room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 26 ° C. in 100 seconds. Furthermore, the change of the temperature PV_A1 to PV_A4 (control amount) when a step input of room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 25 ° C. is added in 1000 seconds is shown. FIG. FIGS. 6A to 6C show changes in the operation amounts MV_A1 to MV_A4 (supply air volume) output from the units 1-1 to 1-4, and FIG. 6C shows the operation amount system variable MV_C5 (total air volume).

本実施の形態の協調動作装置では、総操作量を含む操作量系変数MV_C1〜MV_C5の最低必要量を維持することが行なわれる。室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=26℃の時刻1000秒までは、整定状態での操作量系変数MV_C5(総風量)がぎりぎりで50m3/min.を超えるので、結果的に操作量系変数MV_C1〜MV_C4(給気風量)の最低必要量10m3/min.を維持する平衡点調整の動作になっている。一方、1000秒以降の室内温度設定値SP_A1〜SP_A4=25℃の状態では、操作量系変数MV_C1〜MV_C4(給気風量)の最低必要量10m3/min.を維持することで全体的に風量が減少するので、整定状態での操作量系変数MV_C5(総風量)の最低必要量50m3/min.を維持する平衡点調整の動作になっている。 In the cooperative operation device of the present embodiment, the minimum required amount of the operation amount system variables MV_C1 to MV_C5 including the total operation amount is maintained. Up to 1000 seconds at room temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 26 ° C., the manipulated variable system variable MV_C5 (total air volume) in the settling state is barely 50 m 3 / min. As a result, the minimum required amount of the manipulated variable system variables MV_C1 to MV_C4 (supply air volume) is 10 m 3 / min. This is the operation of adjusting the equilibrium point to maintain. On the other hand, in the state where the indoor temperature set values SP_A1 to SP_A4 = 25 ° C. after 1000 seconds, the minimum required amount 10 m 3 / min. Of the manipulated variable system variables MV_C1 to MV_C4 (supply air flow rate). Since the air flow is reduced as a whole, the minimum required amount 50 m 3 / min. Of the manipulated variable system variable MV_C5 (total air flow) in the set state. This is the operation of adjusting the equilibrium point to maintain.

なお、本実施の形態では、操作量系変数MV_Cjとして、操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)と、操作量MV_A1〜MV_A4の合計である総操作量(総風量)のみを採用したが、これに限るものではなく、操作量系変数MV_Cjとして、例えば下記のような操作量MV_A1〜MV_A4(給気風量)の部分的加算量を追加することもできる。
MV_C6=MV_A1+MV_A2 ・・・(13)
MV_C7=MV_A3+MV_A4 ・・・(14)
In the present embodiment, only the total manipulated variable (total air volume) that is the sum of the manipulated variables MV_A1 to MV_A4 (supply air volume) and the manipulated variables MV_A1 to MV_A4 is adopted as the manipulated variable system variable MV_Cj. The operation amount system variable MV_Cj is not limited thereto, and for example, the following partial addition amounts of operation amounts MV_A1 to MV_A4 (supply air amount) can be added.
MV_C6 = MV_A1 + MV_A2 (13)
MV_C7 = MV_A3 + MV_A4 (14)

このような部分的加算量は、セントラル空調システムの例で言えば、中規模レベルの個別エリアの最低風量を確保しながら室温制御を行ないたい場合などに適用できる。この場合、個々の操作量MV_A1,MV_A2などが操作量系変数MV_Cjに含まれなくてもよい。すなわち、操作量系変数MV_Cjは、全て任意のものが選定可能である。   In the example of the central air conditioning system, such a partial addition amount can be applied to the case where it is desired to perform room temperature control while ensuring the minimum air volume in the medium-scale individual area. In this case, the individual operation amounts MV_A1, MV_A2, etc. do not have to be included in the operation amount system variable MV_Cj. That is, any manipulated variable MV_Cj can be selected.

なお、本実施の形態では、セントラル空調システムを例に挙げて説明したが、原理的には各主制御系の操作量とは別の平衡点を扱うような制御系であれば、空調に限らず本発明を適用可能である。   In this embodiment, the central air conditioning system has been described as an example. However, in principle, any control system that handles an equilibrium point different from the operation amount of each main control system is limited to air conditioning. The present invention can be applied.

参考例および実施の形態で説明した協調動作装置は、CPU、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って参考例および実施の形態で説明した処理を実行する。 The cooperative operation device described in the reference example and the embodiment can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the reference example and the embodiment in accordance with a program stored in the storage device.

本発明は、マルチループ制御系に適用することができる。特に、本発明は、複数の主制御系において、それらの調整されるべき平衡点が共通しているとは限らないものを対象とする。   The present invention can be applied to a multi-loop control system. In particular, the present invention is directed to a plurality of main control systems that do not necessarily have a common equilibrium point to be adjusted.

1−1〜1−n…主制御部、2…操作量拡張部、3−1〜3−m…正規化部、4…セレクタ、5…操作量調整制御部、10−1〜10−n…設定値入力部、11−1〜11−n…制御量入力部、12−1〜12−n…制御演算部、13−1〜13−n…操作量出力部、20−1〜20−n…操作量取得部、21…操作量系変数生成部、22−1〜22−m…操作量系出力部、30−1〜30−m…操作量系設定値入力部、31−1〜31−m…操作量系変数取得部、32−1〜32−m…正規化操作量算出部、33−1〜33−m…正規化操作量出力部、40−1〜40−m…正規化操作量取得部、41…整列部、42…合成部、43…合成操作量出力部、50…操作量設定値入力部、51…合成操作量取得部、52…調整制御演算部、53…調整操作量出力部。   1-1 to 1-n ... main control unit, 2 ... operation amount expansion unit, 3-1 to 3-m ... normalization unit, 4 ... selector, 5 ... operation amount adjustment control unit, 10-1 to 10-n ... set value input section, 11-1 to 11-n ... control amount input section, 12-1 to 12-n ... control calculation section, 13-1 to 13-n ... manipulated variable output section, 20-1 to 20- n ... manipulated variable acquisition unit, 21 ... manipulated variable system variable generator, 22-1 to 22-m ... manipulated variable system output unit, 30-1 to 30-m ... manipulated variable system set value input unit, 31-1 31-m ... operation amount system variable acquisition unit, 32-1 to 32-m ... normalized operation amount calculation unit, 33-1 to 33-m ... normalized operation amount output unit, 40-1 to 40-m ... normal , Operation amount acquisition unit, 41 ... alignment unit, 42 ... synthesis unit, 43 ... synthesis operation amount output unit, 50 ... operation amount set value input unit, 51 ... synthesis operation amount acquisition unit, 52 ... adjustment control calculation unit, 53 Adjusting operation amount output unit.

Claims (8)

複数の主制御系に対応して設けられ、主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を算出する複数の第1の制御演算手段と、
主制御系毎に設けられ、対応する主制御系の前記第1の制御演算手段によって算出された第1の操作量を対応する主制御系のアクチュエータに出力する複数の第1の操作量出力手段と、
前記複数の第1の制御演算手段によって算出された複数の第1の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成手段と、
前記操作量系変数毎に設けられ、前記操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を算出する複数の操作量算出手段と、
前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成して第3の操作量を出力する合成手段と、
前記平衡点を維持するように操作するための1つの副制御系に対応して設けられ、前記合成手段から出力された第3の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算手段と、
前記第2の制御演算手段によって算出された第4の操作量を副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力手段とを備え
前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、
前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、
前記第1の操作量は給気風量であり、
前記第1の操作量の総和は総風量であり、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作装置。
A plurality of first control calculation means provided corresponding to a plurality of main control systems, and calculating a first operation amount by a control calculation using a set value of the main control and a control amount of the main control as inputs;
A plurality of first operation amount output means provided for each main control system and outputting the first operation amount calculated by the first control calculation means of the corresponding main control system to the actuator of the corresponding main control system When,
Variable generating means for generating the same or different number of manipulated variable system variables from the plurality of first manipulated variables calculated by the plurality of first control computing means;
Provided for each manipulated variable system variable, and calculates a difference between the manipulated variable system variable and a predetermined manipulated variable system setting value indicating an equilibrium point, which is a desirable value in the settling state of the manipulated variable system variable. A plurality of operation amount calculation means for calculating a second operation amount normalized by the coefficient of
Combining means for combining the plurality of second operation amounts by performing a weighting operation on the plurality of second operation amounts calculated by the plurality of operation amount calculating means, and outputting a third operation amount; ,
A fourth operation amount is provided by a control calculation with a third operation amount output from the combining means as a control amount input provided corresponding to one sub-control system for operating to maintain the equilibrium point. Second control calculation means for calculating
A second operation amount output means for outputting a fourth operation amount calculated by the second control operation means to an actuator of the sub-control system ;
The actuator of the main control system is a damper that adjusts the supply air volume in the central air conditioning system,
The sub-control system actuator is an air conditioner for adjusting a supply air temperature in a central air conditioning system,
The first operation amount is an air supply amount;
The sum of the first manipulated variables is the total air volume,
The cooperative operation apparatus , wherein the operation amount system variable includes at least a part of the first operation amount and a sum of the first operation amounts .
請求項1記載の協調動作装置において、
さらに、前記複数の操作量算出手段によって算出された複数の第2の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列手段を備え、
前記合成手段は、前記整列手段によって並び替えられた複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成することを特徴とする協調動作装置。
The cooperative operation device according to claim 1,
And an alignment means for rearranging the plurality of second operation amounts calculated by the plurality of operation amount calculation means in ascending or descending order,
The synthesizing device characterized in that the synthesizing unit synthesizes the plurality of second operation amounts by performing a weighting operation on the plurality of second operation amounts rearranged by the alignment unit.
請求項1または2記載の協調動作装置において、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作装置。
The cooperative operation device according to claim 1 or 2,
The cooperative operation apparatus, wherein the operation amount system variable includes at least a part of the first operation amount and a sum of the first operation amounts.
請求項3記載の協調動作装置において、
前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むことを特徴とする協調動作装置。
The cooperative operation device according to claim 3,
The operation amount system variable further includes an amount obtained by adding a part of the first operation amount.
主制御の設定値と主制御の制御量を入力として制御演算により第1の操作量を主制御系毎に算出する第1の制御演算ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量をそれぞれ対応する主制御系のアクチュエータに出力する第1の操作量出力ステップと、
前記第1の制御演算ステップで算出した複数の第1の操作量から同一個数もしくは異なる個数の操作量系変数を生成する変数生成ステップと、
前記変数生成ステップで生成した操作量系変数とこの操作量系変数の整定状態での望ましい値である平衡点を示す所定の操作量系設定値との差を算出して、所定の係数で正規化した第2の操作量を操作量系変数毎に算出する操作量算出ステップと、
前記操作量算出ステップで算出した複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成して第3の操作量を得る合成ステップと、
前記合成ステップで得られた第3の操作量を制御量入力として、制御演算により第4の操作量を算出する第2の制御演算ステップと、
前記第2の制御演算ステップで算出した第4の操作量を、前記平衡点を維持するように操作するための1つの副制御系のアクチュエータに出力する第2の操作量出力ステップとを含み、
前記主制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気風量を調整するダンパであり、
前記副制御系のアクチュエータは、セントラル空調システムにおいて給気温度を調整する空調機であり、
前記第1の操作量は給気風量であり、
前記第1の操作量の総和は総風量であり、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作方法。
A first control calculation step of calculating a first manipulated variable for each main control system by a control calculation with a set value of the main control and a control amount of the main control as inputs;
A first manipulated variable output step for outputting a plurality of first manipulated variables calculated in the first control calculation step to corresponding main control system actuators;
A variable generation step for generating the same or different number of manipulated variable variables from the plurality of first manipulated variables calculated in the first control calculation step;
The difference between the manipulated variable system variable generated in the variable generation step and a predetermined manipulated variable system setting value indicating an equilibrium point, which is a desirable value in the settling state of the manipulated variable system variable, is calculated, and is normalized with a predetermined coefficient. A manipulated variable calculation step for calculating the second manipulated variable for each manipulated variable system variable;
A combining step of combining the plurality of second operation amounts to obtain a third operation amount by performing a weighting operation on the plurality of second operation amounts calculated in the operation amount calculating step;
A second control calculation step of calculating a fourth operation amount by a control calculation using the third operation amount obtained in the synthesis step as a control amount input;
A fourth operation amount calculated by the second control operation step, seen including a second manipulated variable output step of outputting one of the sub-control system of the actuators for operating so as to maintain the equilibrium point ,
The actuator of the main control system is a damper that adjusts the supply air volume in the central air conditioning system,
The sub-control system actuator is an air conditioner for adjusting a supply air temperature in a central air conditioning system,
The first operation amount is an air supply amount;
The sum of the first manipulated variables is the total air volume,
The operation amount system variable includes at least a part of the first operation amount and a total sum of the first operation amounts .
請求項記載の協調動作方法において、
さらに、前記操作量算出ステップで算出した複数の第2の操作量を小さい順あるいは大きい順に並び替える整列ステップを含み、
前記合成ステップは、前記整列ステップで並び替えた複数の第2の操作量に対して加重演算を行なうことにより前記複数の第2の操作量を合成することを特徴とする協調動作方法。
The cooperative operation method according to claim 5 , wherein
And an alignment step of rearranging the plurality of second operation amounts calculated in the operation amount calculation step in ascending or descending order.
The synthesizing step is characterized in that the plurality of second operation amounts are synthesized by performing a weighting operation on the plurality of second operation amounts rearranged in the alignment step.
請求項または記載の協調動作方法において、
前記操作量系変数は、前記第1の操作量の少なくとも一部と、前記第1の操作量の総和とを含むことを特徴とする協調動作方法。
In the cooperative operation method according to claim 5 or 6 ,
The operation amount system variable includes at least a part of the first operation amount and a total sum of the first operation amounts.
請求項記載の協調動作方法において、
前記操作量系変数は、さらに、前記第1の操作量の一部を合算した量を含むことを特徴とする協調動作方法。
The cooperative operation method according to claim 7 ,
The operation amount system variable further includes an amount obtained by adding a part of the first operation amount.
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