JP6897610B2 - プラント制御調整装置 - Google Patents
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Description
設定値SVに基づきプラントに対して操作量MVの入力を行うPIDコントローラ、及び、該プラントの出力に外乱Dが加わった出力yに対して処理を行う処理部を備え、該出力yに対して該処理が行われた計測値PVに基づき、該プラントに対してフィードバック制御を行うプログラマブルコントローラに接続される、プラント制御調整装置であって、
前記設定値SVが一定の場合にSVトリガ信号を出力するデータ記憶部と、
前記操作量MV、前記計測値PV、及び、前記プログラマブルコントローラの設定データに基づき、前記プラントの同定モデル及び規範モデルを作成し、該規範モデルを用いて前記PIDコントローラの制御パラメータを調整する演算を行うパラメータ最適化部と、
前記パラメータ最適化部によって調整された制御パラメータを、前記PIDコントローラに入力するパラメータ送信部と、
前記設定データに基づき、前記計測値PVについての基底周波数fbaseを決定する周波数決定部と、
前記計測値PV、前記SVトリガ信号、及び、前記基底周波数fbaseを用いて、前記PIDコントローラの制御性能が低下していると判断すると調整トリガ信号を出力する制御性能評価部とを備え、
前記パラメータ最適化部は、
前記調整トリガ信号が入力されると前記PIDコントローラの制御パラメータを調整する演算を行う
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、
前記周波数決定部は、
前記設定データに基づき、前記計測値PVについて、前記基底周波数fbaseとともに次数nを決定し、
前記制御性能評価部は、
前記周波数決定部から入力した前記基底周波数及び前記次数nに基づき、前記基底周波数fbase及びそのn倍周波数の正弦波及び余弦波を生成し、生成した該正弦波及び該余弦波と前記計測値PVとの積和演算を行い、前記計測値PVの前記基底周波数fbase及び該計測値PVのパワースペクトルσy 2を抽出する正弦波・余弦波発生器と、
前記SVトリガ信号が入力されると、前記計測値PVに基づき、該計測値PVの定常パワースペクトルσyst 2を計測する定常パワースペクトル演算部と、
前記正弦波・余弦波発生器により抽出する前記計測値PVの前記基底周波数fbase及び前記パワースペクトルσy 2と、前記定常パワースペクトル演算部より入力される前記定常パワースペクトルσyst 2とに基づき、性能指標ξを求める指標演算部と、
前記性能指標ξに関する値が予め設定したしきい値を超えた場合に、前記調整トリガ信号を出力するデータ評価部と備える
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、
前記周波数決定部は、
前記設定データから、前記計測値PVについての、前記処理部による前記処理が移動平均処理である場合の、該移動平均処理に用いる移動平均フィルタのカットオフ周波数fcm、及び、サンプリング周波数fsを読み取り、移動平均のカットオフ周波数fcm、あるいは、前記サンプリング周波数fsの1/2の値を、最大周波数fmaxとし、それとともに、下限周波数fminを求め、該最大周波数fmaxと該下限周波数fminとの間において、基底周波数fbaseを決定する最大周波数・下限周波数演算部と、
前記次数nを決定する次数決定部とを備える
ことを特徴とする。
上記第3の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記最大周波数・下限周波数演算部は、
前記最大周波数fmaxに対して、所定の次数幅ずつ下げた周波数の中から、前記下限周波数fminを下回らない周波数を3点以上選択し、その中で最小の周波数を前記基底周波数fbaseとする
ことを特徴とする。
上記第3又は4の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記周波数決定部は、さらに、
重み配分を決定する重み配分演算部を備え、
前記指標演算部は、前記正弦波・余弦波発生器により抽出された前記計測値PVの前記基底周波数fbase及びそのn次調波成分に対し、前記重み配分演算部によって決定される前記重み配分をかけたものを前記パワースペクトルσy 2と見做し、該パワースペクトルσy 2及び前記定常パワースペクトルσyst 2に基づき、前記性能指標を求める
ことを特徴とする。
上記第5の発明に係るプラント制御調整装置において、
前記重み配分演算部は、
前記下限周波数fmin、及び、前記サンプリング周波数fsの1/2の値に近い周波数ほど重みを下げる
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、フィードバック制御系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6)が設けられた状態を示すブロック図である。
本実施例に係るプラント制御調整装置は、実施例1において説明したLPFカットオフ周波数fcfの選定において、同定モデルに代えて規範モデルRを用い、規範モデルRの時定数TRの逆数を第1カットオフ周波数候補fcaに用いるものである。以下、実施例1と異なる部分を中心に説明する。
実施例1,2は、制御性能評価部及び周波数決定部を備え、分散を用いて周波数成分を「面」で計算していたが、本実施例に係るプラント制御調整装置は、制御性能評価部45及び周波数決定部44を備え、これを特定の周波数成分の「線」で計算する。以下、実施例1,2と異なる部分を中心に説明する。
本実施例に係るプラント制御調整装置は、制御性能評価部において、計測値PVを実施例1,2で用いたLPF22の代わりにBPF(バンドパスフィルタ)72に通し、BPF72の出力データを圧縮し、評価データとして指標演算を行うものであり、これにより、実施例1〜3に比べてデータ量を抑制することができる。以下、実施例1〜3と相違する部分を中心に説明する。
2 分散制御装置(DCS)
3 プラント
4 PIDコントローラ
5 処理部
6 (本発明の実施例1に係る)プラント制御調整装置
7 (本発明の実施例2に係る)プラント制御調整装置
8 (本発明の実施例3に係る)プラント制御調整装置
9 (本発明の実施例4に係る)プラント制御調整装置
11 データ記憶部
12 (実施例1における)パラメータ最適化部
13 パラメータ送信部
14 (実施例1における)周波数決定部(FD)
15 (実施例1における)制御性能評価部(ACP)
15a 評価データ保存部
21 平均値演算部
22 LPF(ローパスフィルタ)
23 分散演算部
24 最小分散演算部
25 ハリス指標演算部
26 (実施例1における)データ評価部
27 第1LPFカットオフ周波数候補演算部
28 第2LPFカットオフ周波数候補・下限周波数演算部
29 周波数比較決定部
32 (実施例2における)パラメータ最適化部
34 (実施例2における)周波数決定部(FD)
37 第1LPFカットオフ周波数候補演算部
44 (実施例3における)周波数決定部(FD)
45 (実施例3における)制御性能評価部(ACP)
45a 評価データ保存部
51 正弦波・余弦波発生器
54 定常パワースペクトル演算部
55 (実施例3における)指標演算部
56 (実施例3における)データ評価部
58 最大周波数・下限周波数演算部
59 次数決定部
60 重み配分演算部
64 (実施例4における)周波数決定部(FD)
65 (実施例4における)制御性能評価部(ACP)
65a 評価データ保存部
72 BPF(バンドパスフィルタ)
74 定常パワースペクトル・圧縮演算部
75 (実施例4における)指標演算部
76 (実施例4における)データ評価部
78 上側遮断周波数・下側遮断周波数及びBPF設計部
79 忘却係数算出部
Claims (6)
- 設定値SVに基づきプラントに対して操作量MVの入力を行うPIDコントローラ、及び、該プラントの出力に外乱Dが加わった出力yに対して処理を行う処理部を備え、該出力yに対して該処理が行われた計測値PVに基づき、該プラントに対してフィードバック制御を行うプログラマブルコントローラに接続される、プラント制御調整装置であって、
前記設定値SVが一定の場合にSVトリガ信号を出力するデータ記憶部と、
前記操作量MV、前記計測値PV、及び、前記プログラマブルコントローラの設定データに基づき、前記プラントの同定モデル及び規範モデルを作成し、該規範モデルを用いて前記PIDコントローラの制御パラメータを調整する演算を行うパラメータ最適化部と、
前記パラメータ最適化部によって調整された制御パラメータを、前記PIDコントローラに入力するパラメータ送信部と、
前記設定データに基づき、前記計測値PVについての基底周波数fbaseを決定する周波数決定部と、
前記計測値PV、前記SVトリガ信号、及び、前記基底周波数fbaseを用いて、前記PIDコントローラの制御性能が低下していると判断すると調整トリガ信号を出力する制御性能評価部とを備え、
前記パラメータ最適化部は、
前記調整トリガ信号が入力されると前記PIDコントローラの制御パラメータを調整する演算を行う
ことを特徴とするプラント制御調整装置。 - 前記周波数決定部は、
前記設定データに基づき、前記計測値PVについて、前記基底周波数fbaseとともに次数nを決定し、
前記制御性能評価部は、
前記周波数決定部から入力した前記基底周波数及び前記次数nに基づき、前記基底周波数fbase及びそのn倍周波数の正弦波及び余弦波を生成し、生成した該正弦波及び該余弦波と前記計測値PVとの積和演算を行い、前記計測値PVの前記基底周波数fbase及び該計測値PVのパワースペクトルσy 2を抽出する正弦波・余弦波発生器と、
前記SVトリガ信号が入力されると、前記計測値PVに基づき、該計測値PVの定常パワースペクトルσyst 2を計測する定常パワースペクトル演算部と、
前記正弦波・余弦波発生器により抽出する前記計測値PVの前記基底周波数fbase及び前記パワースペクトルσy 2と、前記定常パワースペクトル演算部より入力される前記定常パワースペクトルσyst 2とに基づき、性能指標ξを求める指標演算部と、
前記性能指標ξに関する値が予め設定したしきい値を超えた場合に、前記調整トリガ信号を出力するデータ評価部と備える
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。 - 前記周波数決定部は、
前記設定データから、前記計測値PVについての、前記処理部による前記処理が移動平均処理である場合の、該移動平均処理に用いる移動平均フィルタのカットオフ周波数fcm、及び、サンプリング周波数fsを読み取り、移動平均のカットオフ周波数fcm、あるいは、前記サンプリング周波数fsの1/2の値を、最大周波数fmaxとし、それとともに、下限周波数fminを求め、該最大周波数fmaxと該下限周波数fminとの間において、基底周波数fbaseを決定する最大周波数・下限周波数演算部と、
前記次数nを決定する次数決定部とを備える
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。 - 前記最大周波数・下限周波数演算部は、
前記最大周波数fmaxに対して、所定の次数幅ずつ下げた周波数の中から、前記下限周波数fminを下回らない周波数を3点以上選択し、その中で最小の周波数を前記基底周波数fbaseとする
ことを特徴とする請求項3に記載のプラント制御調整装置。 - 前記周波数決定部は、さらに、
重み配分を決定する重み配分演算部を備え、
前記指標演算部は、前記正弦波・余弦波発生器により抽出された前記計測値PVの前記基底周波数fbase及びそのn次調波成分に対し、前記重み配分演算部によって決定される前記重み配分をかけたものを前記パワースペクトルσy 2と見做し、該パワースペクトルσy 2及び前記定常パワースペクトルσyst 2に基づき、前記性能指標を求める
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のプラント制御調整装置。 - 前記重み配分演算部は、
前記下限周波数fmin、及び、前記サンプリング周波数fsの1/2の値に近い周波数ほど重みを下げる
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。
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JP2018043412A JP6897610B2 (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | プラント制御調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018043412A JP6897610B2 (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | プラント制御調整装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019159583A JP2019159583A (ja) | 2019-09-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018043412A Active JP6897610B2 (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | プラント制御調整装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JPH1091211A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | 制御定数調整装置 |
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2018
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