JPH01306905A - 圧力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃料ガス等の＠量を制御する制御弁の下流側
圧力を一定に制御する圧力制御方法に関するものである
。

〔従　来　の　技　術〕

燃料ガスを供給するガス管等の管内圧力を一定に制御す
る圧力制御方法として、従来より自刃式ガノリーを用い
る方法とＰＩＤ（比例、積分、微分）コントローラを用
いる方法とが知られている。

自刃式ガバづ−を用いる方法では、制御弁を管中に介挿
し、制御弁の上流側圧力を利用して制御弁の開度を調整
して制御弁の下流側圧力を一定に制御卸する。

また、ＰＩＤコントローラを用いた圧力制御方法では、
制御弁の下流側圧力の目標値からの偏差に応じて制御弁
の開度をＰＩＤ制御することにより、制御弁の下流側圧
力を目標値に保持するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の自刃式ガバナを用いる圧力制御方法においては、
負荷変動（制御弁の下流側に設けた負荷弁の急激な開度
変化）に伴う制御弁の下流側圧力の急変を抑制するため
に、制御弁の開閉動作の応答を速くすると、制御弁の上
流側圧力が高くなったときに、ループケインが大きくな
るので、上記負荷変動が生じたときに、制御弁の下流側
圧力に振動（ハンティング）が生じやすくなるという問
題がある。一方、ハンティングが生じないように、制御
弁の開閉動作の応答を遅くすると、制御弁の上流側圧ノ
コが低くなったときに、ループゲインが小さくなり、負
荷が急変したときの制御弁の下流側圧力の変動が大きく
なるという問題がある。

また、ＰＩＤコントローラを用いた圧力制御方法におい
ては、制御弁の上流側圧力の変動に対し、自刃式ガバナ
のときと同様の問題を有し、さらに制御系に遅れ時間が
含まれていると、その間の応答遅れにより制御弁の下流
側圧力の変動が大きくなるという問題を有している。

したがって、この発明の目的は、負荷の急変に伴う制御
弁の下流側圧力の変化時に高速にかつハンティングをほ
とんど起こさずに安定して制御弁の下流側圧力を目標値
に近づけることができる圧力制御方法を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の圧力制御方法は、制御弁の下流側圧力Ｐを目
標値Ｐ。に近づけるよう制御弁の開度φ１を制御する圧
力制御方法である。

この圧力制御方法では、制御弁の下流側圧ノＪＰの目標
値Ｐ。からの偏差、制御弁の下流側圧力Ｐの微分値およ
び制御弁の下流側圧力Ｐの二回微分値の全てが正値およ
び負値のいずれかでかつ同符号となった時に、制御弁の
下流側圧力Ｐの変化を打ち消す方向に制御弁の開度φ１
を予め設定した第１の開度変化量Δφ１１だげ急変させ
る。

また、制御弁を第１の開度変化量Δφ１１だけ急変させ
た後遅れ時間Ｔ１経過して制御弁の下流側圧力Ｐの微分
値の符号が変化した時に、第１の開度変化量Δφ１１と
符号変化直前の制御弁の下流側圧力Ｐの微分値（ｄＰ／
ｄｔ）　ｌと符号変化直後の制御弁の下流側圧力Ｐの微
分値（ｄＰ／ｄｔ）ｚとにより前記の（Ａ）式で決まる
第２の開度変化量Δφ１２だけ制御弁の開度φ１を急変
さゼる。

さらに、制御弁を第２の開度変化量△φ１□だＬＪ急変
させた後遅れ時間ＴＤ経過して制御弁の下流側圧力Ｐを
目標値Ｐ。に近づりるように制御弁の開度ψ１を比例積
分制御する。

上記の比例積分制御は、例えば前記の（Ｂ）式に従って
行う。

〔作　　　用〕

この発明の構成においては、負荷の急変によって制御弁
の下流側圧力Ｐが変化した時に、制御弁の開度φ、が第
１の開度変化量Δφ１．だけ急変することになる。この
結果、遅れ時間Ｔ１の経過後に第１の開度変化量Δφ、
ｌの開度変化の影響が現れて制御弁の下流側圧力Ｐの微
分値の符号が変化することになる。この時に、制御弁の
開度φ１を第２の開度変化量Δφ１２だけ補正する。こ
の結果、遅れ時間ＴＤの経過後に第２の開度変化量Δφ
１□の開度変化の影響が現れて制御弁の下流側圧力Ｐの
微分値が零となり、制御弁の下流側圧力Ｐに目標値Ｐ０
からの偏差が残るのみとなる。

そして、この時より制御弁の比例積分制御が行われ、制
御弁の下流側圧力Ｐが目標値Ｐ。に近づくことになる。

この際、負荷変動による制御弁の下流側圧力Ｐの微分値
が既に零になっていて、制御コ１１弁の下流側圧力Ｐに
目標値Ｐ。からの偏差を零にするように制御するのみで
よい。

この際、上記の比例積分制御を前記の（Ｂ）式にしたが
って行えば、制御弁の上流側圧力の違いによるゲインの
差が Δφ＋＋／　［ｖ　（（ｄＰ／ｄｔ）２−（ｄＰ／ｄｔ
Ｌｌ　］で補正されることになる。この結果、比例積分
制御におりるループゲインが制御弁の上流側圧力の違い
にかかわらず一定となり、したがって制御弁の上流側圧
力の違いにかかわらず比例積分制御特性を一定にするこ
とができる。

〔実　施　例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第９図に基づいて説
明する。この圧力制御方法は、第１図に示すようなガス
供給系統における圧力制御に適用される。第１図におい
て１１はガス管、２は制御弁、３は制御弁２の駆動装置
で、例えば超音波モータ等の低慣性の高速応答が可能な
ものが使用される。４は負荷弁である。ｉＡは制御弁２
と負荷弁４との間の部分の配置系である。５はコントロ
ーラで、配管系ＩＡの圧力すなわち制御弁２の下流側圧
力Ｐを検出して、下流側圧力Ｐを目標値Ｐ。

に近づりるように制御弁２の開度φ１を制御する機能を
有し、以下に述べる圧力制御方法に従って駆動装置３を
介して制御弁２の開度φ、を制御する。

■は配管系ＩＡの容量、Ｐｌは制御弁２の上流側圧力、
ｆｌは制御弁２を通して配管系ＩＡに流入するガスの流
入流量、ｆ２は配管系ＩＡから負荷弁４を通して流出す
るガスの流出流量、φ２は負荷弁４の開度である。Ｃｖ
は制御弁２のＣｖ値である。

上記第１図に示したガス供給系統においては、コントロ
ーラ５において、以下に示す圧力制御方法に従って制御
弁２の開度φ１を制御することになる。

この圧力制御方法では、制御弁２の下流側圧力Ｐの目標
値Ｐ。からの偏差ｐ−ｐｏ＋制御弁２の下流側圧力Ｐの
微分値ｄＰ／ａｔおよび制御弁２の下流側圧力Ｐの二回
微分値ｄ２Ｐ／ｄｔ２を常時監視し、それらの値の全て
が所定値を超える正価および負値のいずれかでかつ同符
号となった時に、制御弁２の下流側圧力Ｐの変化を打ち
消す方向に制御弁２の開度φ１を予め設定した第１の開
度変化量Δφ、たけ急変させ、その開度φ１を保持する
。

また、制御弁２を第１の開度変化量Δφ１１だけ急変さ
せた後遅れ時間ＴＤ経過して制御弁２の下流側圧力Ｐの
微分値ｄＰ／ｄｔの符号が変化した肋に、第１の開度変
化量Δφ１１と符号変化直前の制御弁２の下流側圧力Ｐ
の微分値（ｄＰ／ｄｔ）＋と符号変化直後の制御弁２の
下流側圧力Ｐの微分値（ｄＰ／ｄ　ｔ）　２とにより前
記の（Ａ）式で決まる第２の開度変化量Δφ、２だけ制
御弁２の開度φ１を急変させ、その開度φ１を保持する
。

さらに、制御弁２を第２の開度変化量Δφ１２だけ急変
させた後遅れ時間ＴＤ経過して制御弁２の下流側圧力Ｐ
を目標値Ｐ。に近づけるように制御弁２の開度φ１を比
例積分制御する。

上記の比例積分制御は、例えば前記の（Ｂ）式に従って
行う。

この圧力制御方法の実施例におい°ζは、負荷弁４の開
度φ１の急変によって制御弁２の下流側圧力Ｐが変化し
た時に、制御弁２の開度φ１が第１の開度変化量Δφ１
．だけ急変することになる。この結果、遅れ時間Ｔ１の
経過後に第１の開度変化量Δφ１．の開度変化の影響が
現れて制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔの符
号が変化することになる。この時に、制御弁２の開度φ
、を第２の開度変化量Δφ１゜だけ補正する。この結果
、遅れ時間ＴＤの経過後に第２の開度変化量Δφ１２の
開度変化の影響が現れて制御弁２の下流側圧力Ｐの微分
値ｄＰ／ｄ　ｔが零となり、制御弁２の下流側圧力Ｐに
目標値Ｐ。からの偏差が残るのみとなる。

そして、この時より制御弁２の比例積分制御が行われ、
制御弁２の下流側圧力Ｐが目標値Ｐ。に近づくことにな
る。この際、負荷弁４の開度φ２の変動による制御弁２
の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔが既に零になってい
て、制御弁２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐ。からの偏差を
零にするように制御するのみでよい。

上記の比例積分制御を前記の（Ｂ）弐にしたがって行っ
ているので、制御弁２の上流側圧力Ｐ１の違いによるゲ
インの差が ΔφＩＩ／　［Ｖ　（（ｄＰ／ｄｊ）ｚ　　（ｄＰ／ｄ
ｔ）＋）　］で補正されることになる。この結果、比例
積分制御におけるループゲインが制御弁２の上流側圧力
Ｐ１の違いにかかわらず一定となり、したがって制御弁
２の上流側圧力Ｐ１の違いにかかわらず比例積分制御特
性を一定にすることができる。

以上の圧力制御方法によって制御弁２の開度φ１を制御
したときの制御弁２の開度φ１の時間変化を第２図ｆａ
＋に示し、これに対応する制御弁２の下流側圧力Ｐの時
間変化を第２図ｔｂ＋に示している。

以下、第２図ｆａ）、　（ｂ）について説明する。

時刻ｔ。において急激な負荷変動、例えば負荷弁４の開
度φ２が閉じる方向に急激に変化し、時刻ｔ。＋０にお
いて、第２図（ｂｌに示すように制御弁２の下流側圧力
Ｐの目標値Ｐ。からの偏差、制御弁２の下流側圧力Ｐの
微分値ｄＰ／ｄｉおよび制御弁２の下流側圧力Ｐの二回
微分値６２Ｐ／ｄｉ２が例えば全て所定値を超える正値
となると、コントローう５は、それより少し遅れた時刻
ｔ１で制御弁２の開度φ１を第２図＋ａ＋に示すように
第１の開度変化量Δφ１１だけ制御弁２の下流側圧力Ｐ
の変化を打ち消す方向に、すなわち制御弁２が閉じる方
向に急変させ、その状態を保持する。

ところが、この制御弁２の開度φ１の第１の開度変化量
Δφ１，の変化の影響はすくには現れず、時刻ｔ０＋０
から遅れ時間Ｔ。経過後の時刻ｔ２までは、第２図（ｂ
）に示すように制御弁２の下流側圧力Ｐが上昇を続ける
。

そして、時刻ｔ２において、制御弁２の開度φ１の変化
により、第２図（ｂｌに示すように制御弁２の下流側圧
力Ｐが下降を始め、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄ
Ｐ／ｄｔの符号が変化する。このときに、コンＩーロー
ラ５が第１の開度変化量Δφ，１と符号変化直前の制御
弁２の下流側圧力Ｐの微分値（ｄＰ／ｄ　ｔ）　Ｉと符
号変化直後の制御弁２の下流側圧力Ｐの１敗分値（ｄＰ
／ｄｔ）ｚとにより前記の（Ａ）式で決まる第２の開度
変化量Δφ１２だけ制御弁２の開度φ１を第２図（ａ）
に示すように急変させ、その状態を保持する。この制御
弁２の開度φ，の第２の開度変化量Δφ１２の変化の影
響もすぐには現れず、時刻ｔ２−トＱから遅れ時間Ｔ。

経過後の時刻ｔ３までは、第２図（ｂｌに示すように制
御弁２の下流側圧力Ｐが上昇を続ＬＪる。

そして、時刻ｔ３において、制御弁２の開度φ１の変化
により、第２図（ｂｌに示すように制御弁２の下流側圧
力Ｐの微分値ｄＰ／ｄ　Ｌが理論的に零となり、制御弁
２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐ。からの偏差だりが残るこ
とになる。コントローラ５は、この時刻ｔ３より、制御
弁２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐ．からの偏差を零に近づ
けるように制御弁２の開度φ１を前記の（Ｂ）式に従っ
て比例積分制御することになる。この結果、制御弁２の
開度φｌがある値に近づくとともに、制御弁２の下流側
圧力Ｐが目標値Ｐ。に近づくことになる。

つぎに、前記した制御弁２の開度変化の開始のタイミン
グの検出過程ならびに前記した（Ａ）式および（Ｂ）式
の算出過程について説明する。

第１図の系統においては、つぎの第（１）式および第（
２）式が一般に成立する。

ｆ　＋　＝　Ｋ　ｔ　Ｃ　ｖ　【「７１丁”　”　・・
（１１Ｐ＝（１／Ｖ可（ｆ，−ｆ２）ｄｔ　　・・・・
・・（２）ただし、Ｋｔは定数である。

ここで、上記第１図の系統が都市ガスを中圧から低圧に
減圧する系統であると仮定すると、制御弁２の上流側圧
力Ｐ１は、０．５〜１．５Ｋｇ／ｃ艷Ｇと変化するのに
対し、制御コ１１弁２の下流側圧力Ｐは２１０ｍｍＡｑ
程度の一定値に制御する必要があり、圧力変動幅も±５
ＱｍｍＡｑ以下に抑えることが要求される。

上記のような系統では、制御弁２あ上流側圧力Ｐ１が０
．５〜１．５Ｋｇ／ｃ−Ｇであり、同下流側圧力Ｐが０
．０　２　１　Ｋｇ／ｃＩ？ｌＧであって、ｐ，＞＞ｐ
であるので、第（１）式は、 ｆｌ−に、Ｃｖ　「　　　　　　・・・・・・（３）と
おいてもよい。一方、制御弁２のＣｖ値は、開度φ１の
関数であるが、簡単のため、 Ｃｖ＝に９φ１・・・・・・（４） と考えると、第（４）式から第（３）式は、ｆ、＝Ｋｆ
　Ｋ９φ１　υ犯−・・・・・・（５）のように変形す
ることができる。

つぎに、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｌｉｔ
および２回微分値ｄ”Ｐ／ｄｔ２について考える。まず
、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｔｉＰ／ｃｌ　ｔは
、第（２）式から、 ｄＰ／ｃａｔ　−（１／Ｖ）・（ｆｌ−ｆ２）　　・・
・・・・（６）となり、また２回微分値ｄ２Ｐ／ｄｔ２
は、６２Ｐ／ｄｔ２　＝　（１／Ｖ）−＋（ｄｆｌ／ｄ
ｔ）＝（ｄｆＺ／ｄｔ）１・・・・・・（７） となる。

いま、第１図の系統において、初期は流入流量ｆ１　と
流出流量ｆ２とが平衡し、かつ制御弁２の下流側圧力Ｐ
が目標値Ｐ。に等しいとする。すなわぢ、 ｆ、＝ｆｏ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（８
）ｆ２＝ｆｏ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（
９）Ｐ＝Ｐｏ　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
００）であるとする。ただし、ｆｏは定数である。

以上のように、制御弁２の下流側圧力Ｐが目標値Ｐ。と
等しく、かつ流入流Ｎｆ１と流出流量ｆ２とが平衡して
いる状態から、負荷弁４の開度φ２が急変して流出流量
ｆ２が変化した場合について考える。この場合、流出流
量ｆ２の変動は負荷弁４０開度φ２の変動によるから、
流出流量ｆ２は、Ｌ　＝ｆ６　十に、ｊ　　　　　　　
　・・・・・・αυとおくことができる。

流出流ｉｔ　ｒ　２を上記第ＯＩ）弐のようにおくと、
第（２）式は、 Ｐ−（１／Ｖ）丁（ｊ＋　　　ｆｏ　　　Ｋｔ　　ｔ）
ｄｔ・・・・・・（２） となり、第（６）式は、 ｄｐ／ｄｔ　＝　（１／Ｖ）−（ｆｌ　　−ｆｏ　−Ｋ
ｒ　　ｔ）・・・・・・ａ３） となり、第（７）式は、 ｄ２ｐ／ｃ＋ｔ”　−（１／Ｖ）・（（ｄｒ、／ｄｔ）
　−Ｋ　ｔ　ｌ・・・・・・０４） となる。

ここで、制御弁２の開度φ１は変化せず、第（８）式の
状態を維持していると考えると、第（Ｉ２）式は、Ｐ−
（１／Ｖ）Ｊ楡−に、　ｔ）■　　・・・・・・０５）
となり、第ｑ勺式は、 ｄｐ／ｄｔ　＝　（１／Ｖ）・Ｃ−Ｋｔ　　ｔ）　　　
・・・・・・０６）となり、第０４１式は、 ｄ２Ｐ／ｄｉ２−（１／Ｖ）・（−に、）　・・・・・
・（１７）となる。

ここで、前記したように流入流量ｆ１と流出流量ｆ２と
が平衡し、かつ制御弁２の下流側圧力Ｐが目標値Ｐ。に
等しかったとすると、流出流量ｆ２の変化による制御弁
２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐ。

からの偏差は、第０５）式から Ｐ　　Ｐａ　−（１／Ｖ）Ｔｏ　（−Ｋｔ　ｔ）ｄｔ・
・・・・・０８） となる。

以上のように算出した第０６）式、第０９式および第０
８）式を見ると明らかなように、流入流量ｆ、と流出流
量ｆ２とが平衡しかつ制御弁２の下流側圧力Ｐが目標値
Ｐ。に等しい状態から流出流量ｒ２が変化すると、制御
弁２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐ。

からの偏差Ｐ　　Ｐ　ｏ　、制御弁２の下流側圧力Ｐの
微分値ｄＰ／ｄ　ｔおよび制御弁２の下流側圧力Ｐの二
回微分値ｄ”Ｐ／ｄｔ”はいずれも零でない所定の値を
存し、かつすべてが同符号となる。

したがって、制御弁２の下流側圧力Ｐの目標値Ｐｏから
の偏差Ｐ−Ｐｏ、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ
／ｄｔおよび制御弁２の下流側圧力Ｐの二回微分値ｄ２
１’／ｄｔ２がいずれも零でない所定の値を有しかつす
べてが同符号となれば、流出流量ｆ２が変化したことに
なる。

このため、第１図のコントローラ５は、制御弁２の下流
側圧力Ｐの目標値Ｐ０からの偏差１”Ｐ、。

制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｄｉおよび制御
弁２の下流側圧力Ｐの二回微分値ｄ２Ｐ／ｄｉ２を常時
監視し、これらが上記条件を満たしたときに第１の開度
変化量Δφ１１（かなり大きい変化量）だり制御弁２の
開度φ１を迅速に変化させ、この後制御弁２の開度φ１
を第２の開度変化量△φ１゜だり修正する。

つぎに、第１および第２の開度変化量Δφ１．。

Δφ）２の算出過程を説明する。

例えば、流出流量ｆ２が第００式に従って増加したとす
ると、第０η式から増加係数に、が求まるが、流出流量
ｆ２の最終値は不明である。また、制御弁２の開度φ、
の変化量を定めたとしても、第（５）式から制御弁２の
上流側圧力Ｐ１が変わると、流入流量ｆ、の変化量も変
わってしまう。さらに、流出流量ｆ２が零になってしま
うと、制御弁２の下流側圧力Ｐが上昇する。

そこで、制御弁２の下流側圧力Ｐの２回微分値ｄ２Ｐ／
ｄｔ２を求め、その値に基づいて第１の開度変化量Δφ
、ｌを定める。この際、開度変化量Δφ）１は、連続的
であっても、また段階的であってもよいが、必要なのは
、つぎに述べるように、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分
値ｄＰ／ｄ　ｔの符号が制御弁２の開度変化によって変
化するような大きな値にすることである。

第１の開度変化量Δφ１．を上記のように設定し、制御
弁２の開度φ１を第１の開度変化量Δφ１１だけ変化さ
せ、その後開度φ、を一定に保つと、遅れ時間ＴＩの後
制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔが急変し、
その符号が変化することになる。

ここで、制御弁２の下流側圧力Ｐの微分値ｄＰ／ｄ　ｔ
の符号の変化の前後について考える。符号変化の直前の
下流側圧力Ｐの微分値を（ｄＰ／ｄ　ｔ）　＋とし、符
号変化の直後の下流側圧力Ｐの微分値を（ｄＰ／ｄｔ）
ｚとする。また、流出流量ｆ２が負荷弁４の開度φ２の
変化により第（９）式の状態から （２＝ｆ、＋Δｆ２　　　　　　　　・・・・・・α９
）に変化し、流入流量ｆ１が制御弁２の開度φ１の変化
（第１の開度変化量Δφ１１）により第（８）式の状態
から ｆ、＝ｆｏ→−Δｆ１・・・・・・（２０）に変化した
とする。

このとき、符号変化の直前の下流側圧力Ｐの微分（ａ　
（ｄＰ／ｄ　ｔ）　＋は、第（６）式、第（８）式およ
び第０９）式から （ｄＰ／ｄｔ）　＋　＝　（１／　Ｖ　）ベーΔｒｚ）
　　・・・・・・（２１）となる。また、符ぢ変化の直
後の下流側圧力Ｐ。

ｔｉ分値（ｄＰ／ｄｔ）２は、第（６）式、第０９）式
および第ｅノ式から （ｄＰ／ｄｔ）　２−（１／　Ｖ　）・（Δｆ、　　−
Δｒｚ）・・・・・・（２２） となる。

上記第（２１）式および第（２２）式より、（ａｐ／ａ
ｔ）　２−　（ｄＰ／ｄｔ）　＋　＝　（１／　ｖ　）
Δｆ。

・・・・・・（２３） となり、さらに第（５）式および第（２３）式より、（
ｄＰ／ｄｔ）ｚ　　（ｄＰ／ｄｔ）＋＝　（１／　Ｖ）
　Ｋｔ　Ｋ、Δφ１１　仕・・・・・・（２４） となる。この第（２４）式は、制御弁２の開度φ１を第
１の開度変化量Δφ１１だＢＪ変化させたときの制御弁
２の下流側圧力Ｐの微分値の変化量を示している。

つぎに、この符号変化直後の下流側圧力Ｐの微分値（ｄ
Ｐ／ｄ　ｔ）　２を零にするための第２の開度変化量を
Δφ、２とすると、上記と同様に、 ０−（ｄＰ／ｄｔ）２＝　（１／Ｖ）　Ｋｆ　Ｋ９Δφ
、２ｍｌ・・・・・・（２５） となり、したがって （ｄＰ／ｄｔ）２＝−（１／Ｖ）　Ｋｆ　Ｋ９Δφ１□
［・・・・・・（２６） となる。

第（２４）弐および第（２６）式から、下流伊１圧力Ｐ
の微分値（ｄＰ／ｄｔ）ｚを零にするための第２の開度
変化量ΔφＩ２は、 Δφ皿２−Δφ１ｌ（ｄＰ／ｄｔ）２／（（ｄＰ／ｄｔ
）＋−（ｄＰ／ｄｔ）２１・・・・・・（２７） となる。したがって、制御弁２の開度φ１の修正は第（
２７）式に従って行えば、修正後の下流側圧力Ｐの微分
４ａｄＰ／ｄｔは零となる。

以上述べたようにここまでの開度制御でもって、負荷弁
４の開度φ２の急変に伴う制御弁２の下流側圧力Ｐの微
分値ｄＰ／ｄｔは零となり、制御弁２の下流側圧力Ｐの
目標値Ｐ。からの偏差のみが残ることになり、この偏差
をつぎのような比例積分制御動作で零に近づければよい
。

制御弁２の開度φ、の比例積分制御は、一般にφ、　＝
Ｋ　’　＋　（ｐ−ｐｏ）＋　（１／ＴＩ　）ｆ（Ｐ−
Ｐｏ）ｄｔ）・・・・・・（２８） のように表され、この第（２８）式は、ｄφ＋／ｄｔ＝
　Ｋ　’　（（ｄＰ／ｄｔ）　＋（１／’ｒ＋　）−（
ｐ−ｐｏ）１・・・・・・（２９） のように書き表すこともでき、初期条件から考えると第
（２９）式の方が実際的である。ただし、Ｋ′およびＴ
１は定数である。

上記第（２９）式は、 ｄφ＋／ｄｔ＝Ｋ　（（Ｐ−Ｐｏ）±Ｔｏ　（ｄＰ／ｄ
ｔ）　）・・・・・・（３０） のように書き直すことができる。ただし、ＫおよびＴＤ
は定数である。

一方、第１図の系統は、等価ブロック図で表すと、比例
積分制御動作時に第３図に示すようになる。第３図にお
いて、ブロック１１は第（３０）式の比例積分動作を行
うコンＩ・ローラ５に対応し、偏差Ｐ　　Ｐｏを入力と
して開度φ、の微分値ｄφ１／ｄｔを出力する。ブロッ
ク１２は制御弁２に対応する積分要素で、上記微分値ｄ
φ、／ｄｔに相当する駆動信号を入力して開度φ１を変
化させる。

１３は開度φ１を流入流Ｍｆ）に変換する係数要素であ
る。１４は流入流量ｆ、を下流側圧ノＪ　ｐに変換する
積分要素である。

上記の第３図において、係数要素１３の係数に９Ｆは、 Ｋｇｒ＝ｆ＋／φ１ 一Δｒ＋／Δφ１．　　　　　　・・・・・・（３１）
で表され、この係数Ｋｅｐｔは制御弁２の上流側圧力ｆ
、が変化すると、それに応じて変化し、したがって第３
図の等価ブロック図で表される系統のループゲインが変
化する。この第（３１）式は、第（２３）式から、 Ｋ、、＝Ｖ　（（ｄＰ／ｄｔ）ｚ−（ｄＰ／ｄｔ）＋）
　／Δφ、。

・・・・・・（３２） となる。

そごで、コントローラ５から出力される開度φ１の微分
値ｄφ、／ｄｔに予め係数に、ｆの逆数１／Ｋｇｒを掛
けておりば、すなわち、ブロック１１において、 ｄφｌ／ｄｔ＝　　＋　　（Ｐ−Ｐｏ）＋Ｔｏ　　（ｄ
Ｐ／ｄｔ）　　１×にΔφｚ／　　［Ｖ　　（（ｄＰ／
ｄｔ）ｚ−（ｄＰ／ｄｔ）１｝　　］・・・・・・（３
３） に基づく比例積分制御を行えば、制御弁２の上流側圧力
Ｐ１の変化にかかわらず、第３図の系統のループゲイン
が一定となり、したがって制御弁２の上流側圧力Ｐ１の
変化にかかわらず制御特性を同一にすることができる。

第４図ないし第９図は以上に述べた圧力制御方法に従っ
て圧ノｊ制御のシミュレーションを行った結果を示すグ
ラフであり、各図において、（ａｌは比例積分制御時の
開度φ、の微分値ｄφｌ／ｄｔの変化を示し、（ｂ）は
制御弁２の下流側圧力Ｐの変化を示し、（Ｃ）は破線が
流入流量ｆ１の変化を示し、実線が制御弁２の開度φ、
の変化を示している。

第４図のシミュレーション条件は、遅れ時間が０１１０
　ｓ　ｅ　ｃで、上流側圧力Ｐ＋が１．２　Ｋ　ｇ　／
ｃｆＧで、下流側圧力Ｐが２００１Ａｑである。また、
制御弁２のスタート時弁開度が３０％で、同最終時弁開
度が７０％であり、第１の開度変化量Δφ１．が６０％
である。このときに、第２の開度変化量Δφ１２が一２
５％であった。すなわち、開度φ１が３０％→９０％→
６５％→７０％となっている。そして、下流側圧力Ｐの
目標値Ｐ。からの偏差の最大値が−２０，９ｍＡｑであ
った。

第５図のシミュレーション条件は、遅れ時間が０１１０
　ｓ　ｅ　ｃで、上流側圧力Ｐ、が１．２　Ｋ　ｇ　／
ｃｆＧで、下流側圧力Ｐが２００ｎＡｑである。また、
制御弁２のスタート時弁開度が７０％で、同最終時弁開
度が３０％であり、第１の開度変化量Δφ１１が一６０
％である。このときに、第２の開度変化量Δφ１□が２
３％であった。すなわち、開度φ１が７０％→１０％−
３３％→３０％となっている。そして、下流側圧力Ｐの
目標値Ｐ。からの偏差の最大値が２２．８１１Ａｑであ
った。

第６図のシミュレーション条件は、遅れ時間がＱ１１Ｑ
ｓｅｃで、上流側圧力Ｐ＋が１．０　Ｋ　ｇ　／ｃｆＧ
で、下流側圧力Ｐが２００ｍｍＡｑである。また、制御
弁２のスタート時弁開度が３０％で、同最終時弁開度が
７０％であり、第１の開度変化量Δφ０．が６０％であ
る。このときに、第２の開度変化量Δφ１２が一２２％
であった。すなわち、開度φｌが３０％−９０％→６８
％→７０％となっている。そして、下流側圧力Ｐの目標
値Ｐ。がらの偏差の最大値が−２１，７ｎｗＡｑであっ
た。

第７図のシミュレーション条件は、遅れ時間が０１１０
　ｓ　ｅ　ｃで、上流側圧力Ｐ１が１．０　Ｋ　ｇ　／
　ｃ／Ｇで、下流側圧力Ｐが２ＱＱｍｍＡｑである。ま
た、制御弁２のスターＩ・時弁開度が７０％で、同最終
時弁開度が３０％であり、第１の開度変化量Δφ１１が
一６０％である。このときに、第２の開度変化量Δφ１
□が１６％であった。すなわち、開度φｌが７０％→１
０％→２６％→３ｏ％となっている。そして、下流側圧
力Ｐの目標値Ｐ０からの偏差の最大値が２３．６ｍｍＡ
ｑであった。

第８図のシミュレーション条件は、遅れ時間が０１１０
　ｓ　ｅ　ｃで、上流側圧力Ｐ、が０．８　Ｋ　ｇ　／
　ｃｆＧで、下流側圧力Ｐが２００ｕ＊Ａｑである。ま
た、制御弁２のスタート時弁開度が３０％で、同最終時
弁開度が７０％であり、第１の開度変化量Δφ１．が６
０％である。このときに、第２の開度変化量Δφ、２が
一１８％であった。すなわち、開度φ１が３０％→９０
％−１７２％→７ｏ％となっている。そして、下流側圧
力Ｐの目標値Ｐ。からの偏差の最大値が−２２，５１１
Ａ　ｑであった。

第９図のシミュレーション条件は、遅れ時間が０１１０
　ｓ　ｅ　ｃで、上流側圧力Ｐ１が０．８　Ｋ　ｇ　／
ｃｔＧで、下流側圧力Ｐが２００ｕ＊Ａｑである。また
、制御弁２のスタート時弁開度が７０％で、同最終時弁
開度が３０％であり、第１の開度変化量Δφ１１が一６
０％である。このときに、第２の開度変化量Δφ、２が
１１％であった。すなわち、開度φ１が７０％→１０％
→２１％→３０％となっている。そして、下流側圧力Ｐ
の目標値Ｐ。からの偏差の最大値が２４．４ｍｍＡｑで
あった。

以上のシミュレーション結果から本発明が有効であるこ
とが確認できた。

〔発　明　の　効　果〕

この発明の圧力制御方法によれば、制御弁の下流側圧力
の変化を打ち消す方向に制御弁の開度を予め設定した第
１の開度変化量だけ急変させ、その後筒２の開度変化量
だけ開度を補正し、その後制御弁の開度の比例積分制御
を行うので、負荷の急変に伴う制御弁の下流側圧力の変
化時に高速にかつハンティングをほとんど起こさずに安
定して制御弁の下流側圧力を目標値に近づけることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の圧力制御方法が実施され
る圧力制御系統の概Ｉ略図、第２図は制御弁の開度の変
化および制御弁の下流側圧力の変化を示すタイムチャー
ト、第３図は第１図の圧力制御系統を示す等価ブロック
図、第４図ないし第９図はシミル−ジョン結果を示すタ
イＪ、チャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御弁の下流側圧力Ｐを目標値Ｐ＿０に近づける
   ように前記制御弁の開度φ＿１を制御する圧力制御方法
   であって、 前記制御弁の下流側圧力Ｐの前記目標値Ｐ＿０からの偏
   差、前記制御弁の下流側圧力Ｐの微分値および前記制御
   弁の下流側圧力Ｐの二回微分値の全てが正値および負値
   のいずれかでかつ同符号となった時に、前記制御弁の下
   流側圧力Ｐの変化を打ち消す方向に前記制御弁の開度φ
   ＿１を予め設定した第１の開度変化量Δφ＿１＿１だけ
   急変させ、この後遅れ時間Ｔ＿１経過して前記制御弁の
   下流側圧力Ｐの微分値の符号が変化した時に、第１の開
   度変化量Δφ＿１＿１と符号変化直前の前記制御弁の下
   流側圧力Ｐの微分値（ｄＰ／ｄｔ）＿１と符号変化直後
   の前記制御弁の下流側圧力Ｐの微分値（ｄＰ／ｄｔ）＿
   ２とにより（Ａ）式で決まる第２の開度変化量Δφ＿１
   ＿２だけ前記制御弁の開度φ＿１を急変させ、 この後前記遅れ時間Ｔ＿１経過して前記制御弁の下流側
   圧力Ｐを前記目標値Ｐ＿０に近づけるように前記制御弁
   の開度φ＿１を比例積分制御することを特徴とする圧力
   制御方法。（２）前記比例積分制御は（Ｂ）式に従って
   行う特許請求の範囲第（１）項記載の圧力制御方法。 Δφ＿１＿２＝Δφ＿１＿１（ｄＰ／ｄｔ）＿２／｛（
   ｄＰ／ｄｔ）＿１−（ｄＰ／ｄｔ）＿２｝・・・・・・
   （Ａ） ｄφ＿１／ｄｔ＝｛（Ｐ−Ｐ＿０）＋Ｔ＿Ｄ（ｄＰ／ｄ
   ｔ）｝×ＫΔφ＿１＿１／［Ｖ｛（ｄＰ／ｄｔ）＿２−
   （ｄＰ／ｄｔ）＿１｝］・・・・・・（Ｂ） ただし、ＫおよびＴ＿Ｄは定数である。