JP6935775B2 - プラント制御装置 - Google Patents
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Description
最初に図1〜図4を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図1は、第一実施形態に係るプラント制御装置の目標値追従制御構造を示す図である。プラント制御装置は、目標値算出部2、目標値修正部3、比較部4及びフィードバックコントローラ5を備える。例えば、電子制御ユニット(ECU)のようなマイコンがプラント制御装置として機能する。
上述したように、目標値修正部3は、制御出力xのオーバーシュートを抑制する方向に目標値rを修正して修正目標値wを算出する。なお、制御出力xのオーバーシュートを抑制する方向とは、制御出力xを目標値rに向かって増加させる場合には修正目標値wを減少させる方向を意味し、制御出力xを目標値rに向かって減少させる場合には修正目標値wを増加させる方向を意味する。
図3は、制御出力を目標値まで変化させる場合の制御出力の目標値、修正目標値及び実際の値のタイムチャートである。図3には、制御出力xの目標値rが二点鎖線で示され、制御出力xの修正目標値wが一点鎖線で示される。また、本実施形態の制御が実行されたときの制御出力xの実際の値(現在値)xeが実線で示され、比較例の制御が実行されたときの制御出力xの実際の値(現在値)xpが破線で示される。
以下、図4のフローチャートを参照して、目標値rを修正して修正目標値wを算出するための制御について詳細に説明する。図4は、第一実施形態における目標値修正処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはプラント制御装置によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
第二実施形態におけるプラント制御装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態におけるプラント制御装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
J(w)=(r−w)2(|r−PV|)n+S1 2+S2 2+・・・…(1)
ここで、PVは制御出力rの現在値であり、nはゼロよりも大きい値である。目的関数J(w)は、目標値rの修正量に関する項(式(1)の右辺第一項)と、状態量yについての制約条件の充足度に関する項(式(1)の右辺第二項以降)との和として構成される。
x(k+1)=f1(x(k),w,d)…(4)
図8は、制御出力を目標値まで変化させる場合の制御出力の目標値、修正目標値及び実際の値のタイムチャートである。図8には、制御出力xの目標値rが二点鎖線で示され、制御出力xの修正目標値wが一点鎖線で示される。また、本実施形態の制御が実行されたときの制御出力xの実際の値(現在値)xeが実線で示され、比較例の制御が実行されたときの制御出力xの実際の値(現在値)xpが破線で示される。
図9は、第二実施形態における目標値修正処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはプラント制御装置によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
J(w)=(r−w)2+(S1 2+S2 2+・・・)/(|r−PV|)n…(7)
ここで、PVは制御出力rの現在値であり、nはゼロよりも大きい値である。目的関数J(w)は、目標値rの修正量に関する項(式(1)の右辺第一項)と、状態量yについての制約条件の充足度に関する項(式(1)の右辺第二項)との和として構成される。
3 目標値修正部
5 フィードバックコントローラ
6 プラント
Claims (6)
- プラントの所定のパラメータに基づいて前記プラントの制御出力の目標値を算出する目標値算出部と、
前記制御出力のオーバーシュートを抑制する方向に前記目標値を修正して修正目標値を算出する目標値修正部と、
前記制御出力が前記修正目標値に近付くように前記プラントの制御入力を決定するフィードバックコントローラと
を備え、
前記目標値修正部は、前記制御出力を前記目標値まで変化させる場合、前記目標値の修正量が所定値以下になるように前記修正目標値を設定し、その後、前記目標値の修正量が前記所定値よりも大きくなるように前記修正目標値を変更し、その後、前記制御出力が前記目標値に達する前に、前記目標値の修正量が前記所定値以下になるように前記修正目標値を変更し、
前記目標値修正部は、前記制御出力を前記目標値まで変化させる場合、前記目標値と前記制御出力の現在値との差が第一基準値よりも大きいときには、前記目標値の修正量が前記所定値以下になるように前記修正目標値を設定し、前記差が前記第一基準値に達したときに、前記目標値の修正量が前記所定値よりも大きくなるように前記修正目標値を変更し、前記差が第二基準値に達したときに、前記目標値の修正量が前記所定値以下になるように前記修正目標値を変更し、前記第二基準値は前記第一基準値よりも小さい、プラント制御装置。 - プラントの所定のパラメータに基づいて前記プラントの制御出力の目標値を算出する目標値算出部と、
前記制御出力のオーバーシュートを抑制する方向に前記目標値を修正して修正目標値を算出する目標値修正部と、
前記制御出力が前記修正目標値に近付くように前記プラントの制御入力を決定するフィードバックコントローラと
を備え、
前記目標値修正部は、前記制御出力を前記目標値まで変化させる場合、前記目標値の修正量が所定値以下になるように前記修正目標値を設定し、その後、前記目標値の修正量が前記所定値よりも大きくなるように前記修正目標値を変更し、その後、前記制御出力が前記目標値に達する前に、前記目標値の修正量が前記所定値以下になるように前記修正目標値を変更し、
前記目標値修正部は、目的関数の最小値探索を行うことによって前記修正目標値を算出し、
前記目的関数は、前記目標値の修正量に関する項と、前記プラントの状態量についての制約条件の充足度に関する項とを含み、前記目標値と前記制御出力の現在値との差が相対的に大きい場合には、前記差が相対的に小さい場合に比べて、前記目標値の修正量に関する項の前記目的関数の値に対する寄与度が大きくなるように構成される、プラント制御装置。 - 前記目標値の修正量に関する項は、前記目標値の修正量が大きくなるほど大きくなる成分に、前記差が大きくなるほど大きくなる成分を乗算した値である、請求項2に記載のプラント制御装置。
- 前記制約条件の充足度に関する項は、前記制約条件の充足度が低いほど大きくなる成分を、前記差が大きくなるほど大きくなる成分で除算した値である、請求項2に記載のプラント制御装置。
- 前記差が大きくなるほど大きくなる成分は、前記差のn乗であり、nはゼロよりも大きい、請求項3又は4に記載のプラント制御装置。
- 前記プラントは内燃機関であり、nは4以上6以下の値である、請求項5に記載のプラント制御装置。
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