JP6870284B2 - プラント制御調整装置 - Google Patents
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Description
第1PIDコントローラ、第2PIDコントローラ、第2プラント、第1プラントの順にカスケード接続されたシステムに接続されるプラント制御調整装置であって、
前記第2PIDコントローラから出力される操作量MV2、前記第2プラントの計測値PV2、及び、前記第1プラントの計測値PV1の値に基づき、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する最適化部を備える
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、
前記最適化部は、
前記第1PIDコントローラから出力される目標値MV1のピーク値と前記操作量MV2のピーク値との比に基づいて、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する
ことを特徴とする。
上記第2の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記最適化部は、
前記第1PIDコントローラと前記第2PIDコントローラのそれぞれ設定可能な範囲を、探索範囲の上下限である上下限範囲としてそれぞれ設定し、該上下限範囲内に、重点的にパラメータ探索を行う重点探索範囲を設け、該重点探索範囲内にランダムに複数の解を配置する条件設定部と、
前記第1PIDコントローラに対して、前記重点探索範囲内のある解において、前記計測値PV1とその目標応答PV1tとの残差平方和、及び、前記計測値PV2とその目標応答PV2tとの残差平方和の和である、残差平方和errを求め、下記式によりペナルティ評価点penalty2を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする評価部と、
前記最良の解の移動を行う探索部とを備え、
前記評価部は、
移動した後の前記最良の解と移動する前の前記最良の解とを比較し、前記評価値scoreが低い方に更新し、同様に複数回更新された前記最良の解を最適解とする
ことを特徴とする。
MV1peak:前記目標値MV1のピーク値
MV2peak:前記操作量MV2のピーク値
KMVR:目標となる前記操作量MV2のピーク値/前記目標値MV1のピーク値
とする。
上記第3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、
さらに、前記目標値MV1のピーク値及び前記操作量MV2のピーク値に乗算されるMV係数、前記操作量MV2と前記計測値PV2との位相余裕、前記計測値PV1及び前記計測値PV2のオーバーシュート上限値、前記計測値PV1及び前記計測値PV2の終点誤差係数を設定し、
前記評価部は、
前記ペナルティ評価点penalty2とともに、下記式によりペナルティ評価点penalty1を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty1及び該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を前記評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする
ことを特徴とする。
f(PVpeak,Phmargin):前記計測値PV1及び前記計測値PV2がそれぞれ前記オーバーシュート上限値を上回っておらず、かつ、前記位相余裕が位相余裕確保目標値よりも大きい場合は0、それ以外は1となる論理関数
KMV・MVpeak:前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた項、前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた項、あるいは、前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた値と前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた値とを加算した項
Kend:前記終点誤差係数
PVend:前記計測値PV1の制御の終点値
とする。
上記第4の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記探索部は、
前記最良の解の移動を行った際に、移動した前記最良の解が、前記上下限範囲外であれば該上下限範囲内に戻し、移動した前記最良の解が、前記重点探索範囲内にある場合は、前記重点探索範囲を縮小し、前記重点探索範囲外にある場合は、前記重点探索範囲を拡張又は移動する
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、
前記最適化部は、
前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをクローズドループとし、前記第1PIDコントローラと前記第1プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数Freq1と、前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数Freq2との比に基づいて、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する
ことを特徴とする。
上記第6の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記最適化部は、
前記第1PIDコントローラと前記第2PIDコントローラのそれぞれ設定可能な範囲を、探索範囲の上下限である上下限範囲としてそれぞれ設定し、該上下限範囲内に、重点的にパラメータ探索を行う重点探索範囲を設け、該重点探索範囲内にランダムに複数の解を配置する条件設定部と、
前記第1PIDコントローラに対して、前記重点探索範囲内のある解において、前記計測値PV1とその目標応答PV1tとの残差平方和、及び、前記計測値PV2とその目標応答PV2tとの残差平方和の和である、残差平方和errを求め、下記式によりペナルティ評価点penalty2を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする評価部と、
前記最良の解の移動を行う探索部とを備え、
前記評価部は、
移動した後の前記最良の解と移動する前の前記最良の解とを比較し、前記評価値scoreが低い方に更新し、同様に複数回更新された前記最良の解を最適解とする
ことを特徴とする。
KCROSS:Freq2/Freq1の目標最小値
とする。
上記第7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、
さらに、前記目標値MV1のピーク値及び前記操作量MV2のピーク値に乗算されるMV係数、前記操作量MV2と前記計測値PV2との位相余裕、前記計測値PV1及び前記計測値PV2のオーバーシュート上限値、前記計測値PV1及び前記計測値PV2の終点誤差係数を設定し、
前記評価部は、
前記ペナルティ評価点penalty2とともに、下記式によりペナルティ評価点penalty1を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty1及び該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を前記評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする
ことを特徴とする。
f(PVpeak,Phmargin):前記計測値PV1及び前記計測値PV2がそれぞれ前記オーバーシュート上限値を上回っておらず、かつ、前記位相余裕が位相余裕確保目標値よりも大きい場合は0、それ以外は1となる論理関数
KMV・MVpeak:前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた項、前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた項、あるいは、前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた値と前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた値とを加算した項
Kend:前記終点誤差係数
PVend:前記計測値PV1の制御の終点値
とする。
上記第8の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記探索部は、
前記最良の解の移動を行った際に、移動した前記最良の解が、前記上下限範囲外であれば該上下限範囲内に戻し、移動した前記最良の解が、前記重点探索範囲内にある場合は、前記重点探索範囲を縮小し、前記重点探索範囲外にある場合は、前記重点探索範囲を拡張又は移動する
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、
前記最適化部は、
前記目標値MV1のピーク値と前記操作量MV2のピーク値との比、及び、前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをクローズドループとし、前記第1PIDコントローラと前記第1プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数Freq1と、前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数Freq2との比に基づいて、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する
ことを特徴とする。
上記第3から10のいずれか一つの発明に係るプラント制御調整装置において、
前記第2PIDコントローラの目標応答PV2tとして、前記第1PIDコントローラから出力される前記目標値MV1をそのまま用いる
ことを特徴とする。
上記第3から10のいずれか一つの発明に係るプラント制御調整装置において、
前記第2PIDコントローラの目標応答PV2tを、前記第1PIDコントローラの前記目標応答PV1t及び前記第1プラントの逆伝達関数に基づき生成する
ことを特徴とする。
図1は、カスケード接続された2つのPIDコントローラ1,2から成る制御装置5、及び、その制御対象である2つのプラント3,4から成るプラント設備6を表すブロック図である。
以上が、ステップS1〜S3についての説明である。
以上が、ステップS4〜S8についての説明である。
以上が、ステップS9〜S14についての説明である。
本実施例は、実施例1におけるMV比に関する式(2)に代えて、交差周波数比に関する式を用いるものである。
カスケード接続においては、一般的に第1PIDコントローラ1より第2PIDコントローラ2の方を高速にする。したがって、本実施例では、実施例2で説明した式(4)において、KCROSS≧1として、実施例1にて説明したMV比の式(2)と併せて常に用いる。
2 第2PIDコントローラ
3 第1プラント
4 第2プラント
5 制御装置
6 プラント設備
7 プラント制御調整装置
11 入力部
12 条件入力部
13 記憶部
14 条件記憶部
15 同定部
16 最適化部
17 条件設定部
18 評価部
19 探索部
20 出力部
Claims (8)
- 第1PIDコントローラ、第2PIDコントローラ、第2プラント、第1プラントの順にカスケード接続されたシステムに接続されるプラント制御調整装置であって、
前記第2PIDコントローラから出力される操作量MV2、前記第2プラントの計測値PV2、及び、前記第1プラントの計測値PV1の値に基づき、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する最適化部を備え、
前記最適化部は、
前記第1PIDコントローラと前記第2PIDコントローラのそれぞれ設定可能な範囲を、探索範囲の上下限である上下限範囲としてそれぞれ設定し、該上下限範囲内に、重点的にパラメータ探索を行う重点探索範囲を設け、該重点探索範囲内にランダムに複数の解を配置する条件設定部と、
前記第1PIDコントローラに対して、前記重点探索範囲内のある解において、前記計測値PV1とその目標応答PV1 t との残差平方和、及び、前記計測値PV2とその目標応答PV2 t との残差平方和の和である、残差平方和errを求め、下記式によりペナルティ評価点penalty2を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする評価部と、
前記最良の解の移動を行う探索部とを備え、
前記評価部は、
移動した後の前記最良の解と移動する前の前記最良の解とを比較し、前記評価値scoreが低い方に更新し、同様に複数回更新された前記最良の解を最適解とする
ことを特徴とするプラント制御調整装置。
MV1 peak :前記第1PIDコントローラから出力される目標値MV1のピーク値
MV2 peak :前記操作量MV2のピーク値
K MVR :目標となる前記操作量MV2のピーク値/前記目標値MV1のピーク値
とする。 - 前記条件設定部は、
さらに、前記目標値MV1のピーク値及び前記操作量MV2のピーク値に乗算されるMV係数、前記操作量MV2と前記計測値PV2との位相余裕、前記計測値PV1及び前記計測値PV2のオーバーシュート上限値、前記計測値PV1及び前記計測値PV2の終点誤差係数を設定し、
前記評価部は、
前記ペナルティ評価点penalty2とともに、下記式によりペナルティ評価点penalty1を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty1及び該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を前記評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする
ことを特徴とする請求項1に記載のプラント制御調整装置。
f(PVpeak,Phmargin):前記計測値PV1及び前記計測値PV2がそれぞれ前記オーバーシュート上限値を上回っておらず、かつ、前記位相余裕が位相余裕確保目標値よりも大きい場合は0、それ以外は1となる論理関数
KMV・MVpeak:前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた項、前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた項、あるいは、前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた値と前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた値とを加算した項
Kend:前記終点誤差係数
PVend:前記計測値PV1の制御の終点値
とする。 - 前記探索部は、
前記最良の解の移動を行った際に、移動した前記最良の解が、前記上下限範囲外であれば該上下限範囲内に戻し、移動した前記最良の解が、前記重点探索範囲内にある場合は、前記重点探索範囲を縮小し、前記重点探索範囲外にある場合は、前記重点探索範囲を拡張又は移動する
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント制御調整装置。 - 第1PIDコントローラ、第2PIDコントローラ、第2プラント、第1プラントの順にカスケード接続されたシステムに接続されるプラント制御調整装置であって、
前記第2PIDコントローラから出力される操作量MV2、前記第2プラントの計測値PV2、及び、前記第1プラントの計測値PV1の値に基づき、前記第1PIDコントローラ及び前記第2PIDコントローラの制御パラメータを調整する最適化部を備え、
前記最適化部は、
前記第1PIDコントローラと前記第2PIDコントローラのそれぞれ設定可能な範囲を、探索範囲の上下限である上下限範囲としてそれぞれ設定し、該上下限範囲内に、重点的にパラメータ探索を行う重点探索範囲を設け、該重点探索範囲内にランダムに複数の解を配置する条件設定部と、
前記第1PIDコントローラに対して、前記重点探索範囲内のある解において、前記計測値PV1とその目標応答PV1tとの残差平方和、及び、前記計測値PV2とその目標応答PV2tとの残差平方和の和である、残差平方和errを求め、下記式によりペナルティ評価点penalty2を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする評価部と、
前記最良の解の移動を行う探索部とを備え、
前記評価部は、
移動した後の前記最良の解と移動する前の前記最良の解とを比較し、前記評価値scoreが低い方に更新し、同様に複数回更新された前記最良の解を最適解とする
ことを特徴とするプラント制御調整装置。
Freq1:前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをクローズドループとし、前記第1PIDコントローラと前記第1プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数
Freq2:前記第2PIDコントローラと前記第2プラントとをオープンループとした仮想構成における交差周波数
K CROSS :Freq2/Freq1の目標最小値
とする。 - 前記条件設定部は、
さらに、前記目標値MV1のピーク値及び前記操作量MV2のピーク値に乗算されるMV係数、前記操作量MV2と前記計測値PV2との位相余裕、前記計測値PV1及び前記計測値PV2のオーバーシュート上限値、前記計測値PV1及び前記計測値PV2の終点誤差係数を設定し、
前記評価部は、
前記ペナルティ評価点penalty2とともに、下記式によりペナルティ評価点penalty1を算出し、前記残差平方和errに該ペナルティ評価点penalty1及び該ペナルティ評価点penalty2を加算した値を前記評価値scoreとし、配置された前記解の全ての前記評価値scoreが最も低い前記解を最良の解とする
ことを特徴とする請求項4に記載のプラント制御調整装置。
f(PVpeak,Phmargin):前記計測値PV1及び前記計測値PV2がそれぞれ前記オーバーシュート上限値を上回っておらず、かつ、前記位相余裕が位相余裕確保目標値よりも大きい場合は0、それ以外は1となる論理関数
KMV・MVpeak:前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた項、前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた項、あるいは、前記目標値MV1のピーク値に前記MV係数KMV1を乗じた値と前記操作量MV2のピーク値に前記MV係数KMV2を乗じた値とを加算した項
Kend:前記終点誤差係数
PVend:前記計測値PV1の制御の終点値
とする。 - 前記探索部は、
前記最良の解の移動を行った際に、移動した前記最良の解が、前記上下限範囲外であれば該上下限範囲内に戻し、移動した前記最良の解が、前記重点探索範囲内にある場合は、前記重点探索範囲を縮小し、前記重点探索範囲外にある場合は、前記重点探索範囲を拡張又は移動する
ことを特徴とする請求項5に記載のプラント制御調整装置。 - 前記第2PIDコントローラの目標応答PV2tとして、前記第1PIDコントローラから出力される前記目標値MV1をそのまま用いる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のプラント制御調整装置。 - 前記第2PIDコントローラの目標応答PV2tを、前記第1PIDコントローラの前記目標応答PV1t及び前記第1プラントの逆伝達関数に基づき生成する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のプラント制御調整装置。
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---|---|---|---|
JP2016218828A JP6870284B2 (ja) | 2016-11-09 | 2016-11-09 | プラント制御調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016218828A JP6870284B2 (ja) | 2016-11-09 | 2016-11-09 | プラント制御調整装置 |
Publications (2)
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JP2018077663A JP2018077663A (ja) | 2018-05-17 |
JP6870284B2 true JP6870284B2 (ja) | 2021-05-12 |
Family
ID=62150491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016218828A Active JP6870284B2 (ja) | 2016-11-09 | 2016-11-09 | プラント制御調整装置 |
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JP5585381B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2014-09-10 | 理化工業株式会社 | オートチューニング装置及びオートチューニング方法 |
CN102331712B (zh) * | 2011-08-18 | 2014-04-09 | 中国烟草总公司郑州烟草研究院 | 滚筒烘丝过程的变参数控制方法 |
-
2016
- 2016-11-09 JP JP2016218828A patent/JP6870284B2/ja active Active
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