JP6848710B2 - プラント制御調整装置及び方法 - Google Patents
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Description
PIDコントローラ及びプラントからなるシステムに接続されるプラント制御調整装置であって、
前記PIDコントローラから出力される操作量、及び、前記プラントの計測値に基づき、前記プラントの伝達関数を求める同定部と、
前記同定部から入力した前記伝達関数に基づき、前記PIDコントローラの各制御パラメータを調整する最適化部とを備え、
前記最適化部は、
前記プラントの規範モデルとなる理想プラントを作成し、該理想プラントのステップ応答として前記計測値の目標応答を生成し、前記理想プラントのパラメータである次数、時定数、むだ時間、前記計測値の前記目標応答に対する許容誤差、及び、前記目標応答の定常状態と過渡状態との時間の比率に基づき、シミュレーション時間を決定する条件設定部と、
前記各制御パラメータの制御モデル、及び、前記伝達関数に基づき、前記シミュレーション時間におけるシミュレーションによるプラント出力を算出し、該プラント出力と前記シミュレーション時間における前記目標応答とを比較することで、前記PIDコントローラの前記各制御パラメータを決定するパラメータ最適化部とを備える
ことを特徴とする。
上記第1の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記条件設定部は、下記の式から前記シミュレーション時間を決定する
ことを特徴とする。
Tsimは、前記シミュレーション時間
Rstは、前記過渡応答の時間に対する前記定常状態の時間比率
tolは、前記許容誤差
Nは、前記次数
Trefは、前記時定数
Lは、前記むだ時間
PIDコントローラ及びプラントからなるシステムを制御するプラント制御調整方法であって、
前記PIDコントローラから出力される操作量、及び、前記プラントの計測値に基づき、前記プラントの伝達関数を求め、
前記プラントの規範モデルとなる理想プラントを作成し、該理想プラントのステップ応答として前記計測値の目標応答を生成し、前記理想プラントのパラメータである次数、時定数、むだ時間、前記計測値の前記目標応答に対する許容誤差、及び、前記目標応答の定常状態と過渡状態との時間の比率に基づき、シミュレーション時間を決定し、
前記PIDコントローラの各制御パラメータの制御モデル、及び、前記伝達関数に基づき、前記シミュレーション時間におけるシミュレーションによるプラント出力を算出し、該プラント出力と前記シミュレーション時間における前記目標応答とを比較することで、前記PIDコントローラの前記各制御パラメータを決定する
ことを特徴とする。
まず、本実施例に係るプラント制御調整装置の構成について説明する。
図1は、シングルループ接続されたPIDコントローラ1及びその制御対象であるプラント2により構成されたフィードバック制御系のシステムに、本実施例に係るプラント制御調整装置(プラント制御調整装置10)が設けられた状態を示すブロック図である。
同定部15において、記憶部14に保存された計測値PV1o及び操作量MVの実データから、図4の白抜き矢印で示すようにプラント2の同定を行い、同定プラントモデル(伝達関数)G1(s)を作成する。
条件設定部17において、図4の「理想プラント及び目標応答生成」に示すように、時定数Trefを決定し、決定した時定数及び同定プラント(伝達関数)G1(s)に基づき、同定プラントの伝達関数G1(s)及びPIDコントローラ1をひっくるめた規範モデルとしての理想プラントP(s)を作成する。なお、時定数Trefの決定は、作業者が決定するものであっても、あるいは特願2017‐075036に開示しているように自動的に決定するものであってもよい。
条件設定部17において、図4の「理想プラント及び目標応答生成」に示すように、理想プラントP(s)に単位ステップを入力してステップ応答としての目標応答PV1tを生成する。生成した目標応答PV1tは、パラメータ最適化部18へ出力する。
パラメータ最適化部18において、図4の「仮想の構成(シミュレーションモデル)」に示すように、PIDコントローラ1のパラメータ(制御モデル)C1(s)、及び、同定プラントモデルの伝達関数G1(s)を用いて、上記「現実の構成」に対応したシミュレーションモデルを構築し、このシミュレーションモデルに対して単位ステップ入力を行い、単位ステップ応答(図4中のプラント出力)PV1を求める(ステップ応答シミュレーション)。なお、制御モデルC1の初期値は、初期解配置に基づいて作成される。
パラメータ最適化部18において、図4の「パラメータ探索(最適化)」に示すように、上記ステップS4で求めた単位ステップ応答PV1(の時系列データ)と、上記ステップS3で求めた目標応答PV1t(の時系列データ)との残差平方和を演算し、これを最適化の評価関数とする。
パラメータ最適化部18において、図4の「パラメータ探索(最適化)」に示すように、上記ステップS5で求めた最適化の評価関数に基づき、制御モデルC1(s)のPIDパラメータを変更する。
以上がプラント制御調整装置10による主な処理の説明である。
図5Aは、目標応答PV1tのグラフの一例を表しており、縦軸がPV1tの値、横軸が時間tを表している。図5Bは、シミュレーションによる応答PV1のグラフの一例を表しており、縦軸がPV1の値、横軸が時間tを表している。
PIDコントローラ及びプラント(シングル接続でもカスケード接続でもよい)からなるシステムを制御するプラント制御調整方法であって、PIDコントローラから出力される操作量、及び、プラントの計測値に基づき、プラントの伝達関数を求め、プラントの規範モデルとなる理想プラントを作成し、理想プラントのステップ応答として計測値の目標応答を生成し、理想プラントのパラメータである次数、時定数、むだ時間、計測値の目標応答に対する許容誤差、及び、目標応答の定常状態と過渡状態との時間の比率に基づき、シミュレーション時間を決定し、PIDコントローラの各制御パラメータの制御モデル、及び、伝達関数に基づき、シミュレーション時間におけるシミュレーションによるプラント出力を算出し、該プラント出力とシミュレーション時間における目標応答とを比較することで、PIDコントローラの各制御パラメータを決定するものである。
Tsimは、前記シミュレーション時間
Rstは、前記過渡応答の時間に対する前記定常状態の時間比率
tolは、前記許容誤差
Nは、前記次数
Trefは、前記時定数
Lは、前記むだ時間
2 プラント
3 第1PIDコントローラ
4 第2PIDコントローラ
5 第1プラント
6 第2プラント
10 プラント制御調整装置
11 データ入力部
12 設定読込部
13 設定入力部
14 記憶部
14a 条件記憶部
15 同定部
16 最適化部
17 条件設定部
18 パラメータ最適化部
19 出力表示部
Claims (4)
- PIDコントローラ及びプラントからなるシステムに接続されるプラント制御調整装置であって、
前記PIDコントローラから出力される操作量、及び、前記プラントの計測値に基づき、前記プラントの伝達関数を求める同定部と、
前記同定部から入力した前記伝達関数に基づき、前記PIDコントローラの各制御パラメータを調整する最適化部とを備え、
前記最適化部は、
前記プラントの規範モデルとなる理想プラントを作成し、該理想プラントのステップ応答として前記計測値の目標応答を生成し、前記理想プラントのパラメータである次数、時定数、むだ時間、前記計測値の前記目標応答に対する許容誤差、及び、前記目標応答の定常状態と過渡状態との時間の比率に基づき、シミュレーション時間を決定する条件設定部と、
前記各制御パラメータの制御モデル、及び、前記伝達関数に基づき、前記シミュレーション時間におけるシミュレーションによるプラント出力を算出し、該プラント出力と前記シミュレーション時間における前記目標応答とを比較することで、前記PIDコントローラの前記各制御パラメータを決定するパラメータ最適化部とを備える
ことを特徴とするプラント制御調整装置。 - PIDコントローラ及びプラントからなるシステムを制御するプラント制御調整方法であって、
前記PIDコントローラから出力される操作量、及び、前記プラントの計測値に基づき、前記プラントの伝達関数を求め、
前記プラントの規範モデルとなる理想プラントを作成し、該理想プラントのステップ応答として前記計測値の目標応答を生成し、前記理想プラントのパラメータである次数、時定数、むだ時間、前記計測値の前記目標応答に対する許容誤差、及び、前記目標応答の定常状態と過渡状態との時間の比率に基づき、シミュレーション時間を決定し、
前記PIDコントローラの各制御パラメータの制御モデル、及び、前記伝達関数に基づき、前記シミュレーション時間におけるシミュレーションによるプラント出力を算出し、該プラント出力と前記シミュレーション時間における前記目標応答とを比較することで、前記PIDコントローラの前記各制御パラメータを決定する
ことを特徴とするプラント制御調整方法。
Priority Applications (1)
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JP2017118335A JP6848710B2 (ja) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | プラント制御調整装置及び方法 |
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JP2019003465A JP2019003465A (ja) | 2019-01-10 |
JP6848710B2 true JP6848710B2 (ja) | 2021-03-24 |
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ID=65008002
Family Applications (1)
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JP2017118335A Active JP6848710B2 (ja) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | プラント制御調整装置及び方法 |
Country Status (1)
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2017
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