JP6661426B2 - プロセス診断装置、プロセス診断方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態のプロセス診断装置1を備える制御システム100の構成の具体例を示す図である。図1に示す制御システム100は、制御対象プロセスをフィードバック制御する制御システムである。フィードバック制御は、制御量に基づいて決定される操作量を入力することによって、出力される制御量を目標値に近づける制御である。制御システム100の制御対象は、フィードバック制御により制御可能なプロセスであればどのようなプロセスであってもよい。
図7は、第2の実施形態のプロセス診断装置1aの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1aは、プロセスパラメータ推定部12に代えてプロセスパラメータ推定部12aを備える点で、第1の実施形態のプロセス診断装置1と異なる。プロセスパラメータ推定部12aは、制御情報に基づいてプロセスパラメータを推定する点はプロセスパラメータ推定部12と同様であるが、具体的には、制御情報とむだ時間に基づいて制御対象プロセス2の時定数及びゲインを推定するゲイン・時定数推定機能をさらに有する点で異なる。時定数及びゲインの推定に用いられるむだ時間は、むだ時間推定機能によって取得されてもよいし、所定の規定値であってもよい。図7は、プロセス診断装置1aが、むだ時間推定機能により取得されたむだ時間に基づいて時定数及びゲインを推定する場合の具体例を示している。
図8は、第3の実施形態のプロセス診断装置1bの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1bは、プロセスパラメータ推定部12aに代えてプロセスパラメータ推定部12bを備える点で第2の実施形態のプロセス診断装置1aと異なる。プロセスパラメータ推定部12bが一の推定処理で同時にゲイン及び時定数を推定したのに対し、プロセスパラメータ推定部12bは、ゲインと時定数とを分離して推定する。具体的には、プロセスパラメータ推定部12bは、ゲインを推定するゲイン推定機能と、時定数を推定する時定数推定機能とをさらに有する。これは、時定数の変化は一般に低周波成分として現れることが多く、高周波成分として現れるノイズ等の影響を受けやすいためである。そのため、一般に時定数は、時間領域での制御情報よりも周波数領域での制御情報の方が精度良く推定することができる。具体的には、時定数は、操作量の周波数成分と制御量の周波数成分とを用いて次の式(8)のように表される。
図9は、第4の実施形態のプロセス診断装置1cの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1cは、プロセス診断部13をさらに備える点で第3の実施形態のプロセス診断装置1bと異なる。プロセス診断部13は、プロセスパラメータ推定部12bによって推定されたプロセスパラメータ(むだ時間、ゲイン、時定数)に基づいて、制御対象プロセスの状態を診断する。
図10は、第5の実施形態のプロセス診断装置1dの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1dは、プロセス診断部13に代えてプロセス診断部13dを備える点で第4の実施形態のプロセス診断装置1cと異なる。プロセス診断部13が各プロセスパラメータごとの判定結果に基づいて制御対象プロセスの異常診断を行ったのに対し、プロセス診断部13dは、全てのプロセスパラメータ(むだ時間、ゲイン及び時定数)の複合的な分析結果に基づいて制御対象プロセスの異常診断を行う異常診断機能を有する。例えば、プロセス診断部13dは、プロセスパラメータの複合的な分析手法に主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)を用いる。
図12は、第6の実施形態のプロセス診断装置1eの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1eは、プロセス診断部13dに代えてプロセス診断部13eを備える点で第5の実施形態のプロセス診断装置1dと異なる。また、プロセス診断部13eは、プロセス異常診断機能に加えて、制御難易度診断機能をさらに有する点でプロセス診断部13dと異なる。
図13は、第7の実施形態のプロセス診断装置1fの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1fは、プロセス診断部13dに代えてプロセス診断部13fを備える点で第5の実施形態のプロセス診断装置1dと異なる。また、プロセス診断部13fは、プロセス異常診断機能に加えて、制御性能診断機能をさらに有する点でプロセス診断部13dと異なる。
図14は、第8の実施形態のプロセス診断装置1gの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1gは、制御パラメータ調整部14をさらに備える点で第5の実施形態のプロセス診断装置1dと異なる。制御パラメータ調整部14は、制御情報に基づいて制御対象プロセスの制御パラメータを調整する。
図16は、第9の実施形態のプロセス診断装置1hの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1hは、記憶部15、表示部16及び表示制御部17をさらに備える点で第3の実施形態のプロセス診断装置1bと異なる。
図19は、第10の実施形態のプロセス診断装置1iの機能構成の具体例を示す図である。プロセス診断装置1iは、記憶部15を備えない点、表示制御部17に代えて表示制御部17iを備える点、制御パラメータ調整部14及び制御結果予測部18をさらに備える点で第9の実施形態のプロセス診断装置1hと異なる。なお、制御パラメータ調整部14は、第8の実施形態のプロセス診断装置1gが備えるものと同様の機能部であるため説明を省略する。
Claims (11)
- フィードバック制御によって制御されるプロセスに入力される操作量と、前記操作量の入力に応じて前記プロセスが出力する制御量と、前記操作量が入力された時点における前記プロセスの制御量の目標値と、を示す制御情報を蓄積する記憶部と、
前記制御情報に基づいて、前記プロセスの特性を示すプロセスパラメータを推定する推定部と、
前記推定部によって推定された前記プロセスパラメータを、プロセス状態が類似する複数のグループに分類して表示部に表示させる表示制御部と、
を備えるプロセス診断装置。 - 前記推定部によって推定された前記プロセスパラメータに基づいて、前記プロセスの状態を診断する診断部をさらに備える、
請求項1に記載のプロセス診断装置。 - 前記診断部は、複数のプロセスパラメータの推定値のそれぞれが、前記プロセスパラメータごとに設定された所定の許容範囲内であるか否かを判定することによって前記プロセスの状態を診断する、
請求項2に記載のプロセス診断装置。 - 前記診断部は、複数のプロセスパラメータの推定値に基づいて取得される評価値が、所定の条件を満たすか否かを判定することによって前記プロセスの状態を診断する、
請求項2に記載のプロセス診断装置。 - 前記推定部は、前記プロセスパラメータとして前記プロセスのむだ時間を推定する、
請求項2から4のいずれか一項に記載のプロセス診断装置。 - 前記推定部は、前記制御情報及び前記むだ時間に基づいて、前記プロセスパラメータとしてさらに前記プロセスのゲイン及び時定数を推定する、
請求項5に記載のプロセス診断装置。 - 前記推定部は、時系列に取得された前記制御情報を示す計測データの周波数に基づいて前記時定数を推定する、
請求項6に記載のプロセス診断装置。 - 前記診断部は、前記むだ時間の推定値と、前記時定数の推定値との比に基づいて、前記プロセスの制御の難易度を診断する、
請求項6又は7に記載のプロセス診断装置。 - 前記診断部は、前記プロセスパラメータの推定値に基づいて、前記プロセスの制御の精度を診断する、
請求項2から8のいずれか一項に記載のプロセス診断装置。 - フィードバック制御によって制御されるプロセスに入力される操作量と、前記操作量の入力に応じて前記プロセスが出力する制御量と、前記操作量が入力された時点における前記プロセスの制御量の目標値と、を示す制御情報を蓄積する記憶ステップと、
前記制御情報に基づいて、前記プロセスの特性を示すプロセスパラメータを推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定された前記プロセスパラメータを、プロセス状態が類似する複数のグループに分類して表示部に表示させる表示制御ステップと、
を有するプロセス診断方法。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載のプロセス診断装置としてコンピュータを機能
させるためのコンピュータプログラム。
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