JPH02188801A - 閉ループ装置のためのパラメータ評価技術 - Google Patents

閉ループ装置のためのパラメータ評価技術

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JPH02188801A
JPH02188801A JP1294102A JP29410289A JPH02188801A JP H02188801 A JPH02188801 A JP H02188801A JP 1294102 A JP1294102 A JP 1294102A JP 29410289 A JP29410289 A JP 29410289A JP H02188801 A JPH02188801 A JP H02188801A
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dead time
time
algorithm
evaluation
set point
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JP1294102A
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English (en)
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Marc Buchner
マーク・バックナー
John D Lane
ジョン・デイビッド・レイン
Ken Loparo
ケン・ロパロ
Thomas J Scheib
トマス・ジェイ・シャイブ
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Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

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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】 ［技術分野］ 本発明は、−射的には閉ループプロセス制御装置に向け
られるものであり、特にパラメータ評価技術を利用する
制御装置に向けられるものである。
［従来の技術］ プロセス遅れが大幅および／または知られずおよび／ま
たは時間変化する工業プロセスは制御が困難である。自
己同調形式の現在の形式のものは、この種類のプロセス
の回帰的最小２乗パラメータ評価およびＰＩＤ制御アル
ゴリズムへの依存性によりこれらのプロセスには通常応
用できない。回帰的最小２乗パラメータ評価技術は、プ
ロセスのデッドタイムに関する明確な知識を要求するの
で通常だめである。ループの安定性を維持するために、
これらの制御装置は同調解除されねばならずこれは全体
の制御器の性能の劣化を招く。
上述の種類のプロセスへ自己同調形の制御を拡張する一
つの方法は、回帰的最小２乗パラメータ評価アルゴリズ
ムとデッドタイム評価手段とを結合しそして制御機能を
デッドタイム補償で拡張することである。デッドタイム
について種々の値の複数の評価手段から成るバンクを採
用するもの、ある仮定されたデッドタイムを包含するよ
うある時間期間にわたり拡張される一組のパラメータを
特定するために、単一の評価手段を採用するものの２つ
の方法は重大な注目を受けた。残念なことに、これらの
技術は、工業的な環境での一般的目的の応用には実用的
でないことが分かった。
上述の理由から、パラメータ評価アルゴリズムおよびデ
ッドタイム評価のためのアルゴリズムの両方を合体した
自己同調型制御技術を開発することが所望されている。
［発明の概要］ 本発明は、回帰的最小２乗パラメータ評価アルゴリズム
およびデッドタイム評価アルゴリズムの両方を含むこと
ができる制御技術を提供することにより従来技術に関連
する問題およびその他の問題をも解決するものである。
デッドタイム評価アルゴリズムは、ステップまたはイン
パルス入力に応答するシステム変数の時間積分を使用す
る。積分（制御領域）の適当な選択により、プロセス変
数について解くことのできる一組の式が得られる。パラ
メータ評価のための制御領域の使用によって、プロセス
デッドタイムの識別が可能である。積分の平滑効果はパ
ラメータ評価に対するプロセス雑音の影響を減衰させる
。
［好ましい実施例の詳細な説明］ 図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施例を説明する
。第１図は、以下の伝達関数を有し、モデルに基づく制
御手段の模式図である。
ここで、ｋ、、７．Ｔ。、方は制御手段パラメータであ
る。
この特定の伝達関数は被制御プロセスはデッドタイムと
一緒に第１次の遅れの程度まで近似できることを仮定し
ている。制御手段は、観察されたプロセスゲイン、遅れ
時間定数およびデッドタイムの観点から同調が行われる
。第４の同調パラメータ、フィルタの時間定数が、設定
点の変化または擾乱に対するプロセス変数の所望のタイ
ムレスポンスを特定する。
自己同調形の制御装置は、回帰的最小２乗パラメータ評
価の可変バージョンのものとモデルに基（制御手段とを
結合するものである。回帰的最小２乗アルゴリズムの誘
導は当技術分野でよ（知られ参考として本願に包含され
るべきものである。
この自己同調型制御技術の使用は、プロセスの遅れが知
られそして固定したプロセスおよびプロセスの遅れが測
定できまたはオンラインで推定できるプロセスに制限さ
れる。デッドタイムが知られずまたは時間変化するプロ
セスへとこの自己同調形式置の応用を拡張するためには
、パラメータ評価技術が必要である。本発明の技術は、
閉ループ装置で、デッドタイムを含めた全てのプロセス
変数を評価するという利益を有する。この技術に関する
基本となる前提事項は、ステップの設定点変化に対する
システムレスポンスのある定量的測定がプロセス変数に
直接関連付けることができることである。プロセス出力
を含む種々の制御領域を使用することにより、プロセス
変数を利用する一組の非直線性代数方程式が形成され解
くことができる。
以下のステップは、第１図に図示される制御手段を使用
する１次直線性装置のデッドタイムおよびプロセス変数
を評価するのに使用される手順を説明している。
ａ）評価手続を開始するために、制御手段の設定点を所
定の量だけ増加または減少する。
ｂ）以下の式（２）および（３）の積分は、設定点変化
に対するレスポンスとして数値計算される。これら積分
の両方の値はプロセス出力が新規な設定点に接近するに
応じて収束する。それゆえ、これらの積分は、第２図に
図示されるように、ｔがＯからｔ、までの有限な時間水
平線にわたり計算できる。
ここで、 Ｉ１、　Ｉ２は、制御領域積分であり、ｍｇｇは最終値
制御出力であり、 ｍ　（ｔ）は時点ｔの制御出力であり、ｓｐは設定点の
変化であり、 αは重み付はパラメータであり、 ［＝　（７ｍ　＋Ｔ、、）−’　　］である。
Ｃ）設定点変化に対するプロセスレスポンスを観察した
後、以下の式（４）〜（６）がプロセス変数を評価する
のに使用される。
ここで、ｋ□ｔｓ　　／　ｍｇｇ　ｓ　Ｔ＠＠ｔは評価
パラメータであり、ｍｌｌ＋ｌｔは初期値制御出力であ
る。そして、 ｂ＝− である。
上記から、ステップまたはインパルス変化に反応するシ
ステム変数の時間積分を使用することにより、プロセス
変数について解くことのできる一組の式が得られること
は明かである。さらにパラメータ評価のための制御領域
の使用によって、プロセスデッドタイムの識別が可能で
ある。さらに、積分の平滑効果は、結果的に得られるパ
ラメータ評価に対するプロセス雑音の影響を減する。
上述のデッドタイム／パラメータ評価手段は、自然に生
ずるステップ設定点変化を検出しそして、設定点変化が
生じたときにプロセス変数を評価するよう設計される。
デッドタイム／パラメータ評価手段は、第１次のフィル
タを使用し、ある固定した時間水平線にわたるプロセス
変数の平均を計算する。設定点変化が検出されると、デ
ッドタイム／パラメータ評価手段は、プロセスが定常状
態条件にあったかどうかを認定するために、以前の設定
点とプロセス変数の平均とを比較する。
もしそうであれば、評価アルゴリズムが実行される。万
が一２番目の設定点変化が評価が完了する前に生ずるな
らば、評価は中断される。
使用者は、アルゴリズムが要求に応じてまたは事象の発
生に応じてまたは時間に応じて実行せられるよう選択す
ることもできる。これらの追加の動作モードについて、
使用者は試験のために使用される設定点変化の向きおよ
び大きさを特定する。評価アルゴリズムのトリガによっ
て、以下の事象からなるシーケンスが生ずる。
ａ）評価手段は、プロセスが定常状態条件にあるかどう
かを認定するまで待機する。
ｂ）設定点は使用者が特定する量へ変化され第２図は、
式（２） の時間積分計算を図示する る。
Ｃ）パラメータが、閉ループレスポンスの観察によりプ
ロセスを記述するために、評価される。
ｄ）設定点はその試験前の値へ戻される。
ｅ）別の組のパラメータが、第１の試験とは反対の方向
に移動するプロセスのレスポンスを記述するために評価
される。この第２の試験は、非直線性により生ずる影響
を減するよう、全体のプロセスレスポンスを特定するの
に役に立つ。
ｆ）デッドタイム／パラメータ評価手段は、２つの試験
中に得られる評価の平均を出力する。
自然の設定点変化および誘導された設定点変化の両方に
応じて得られるパラメータ評価はモデルに基く制御手段
を自動的に更新するのに使用できまたは再吟味および手
動による更新を行うために操作者へ提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、モデルに基く制御手段の模式図であグラフ図
である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）パラメータ評価を表わすアルゴリズムを形成する
    手段とプロセスデッドタイムを表わすアルゴリズムを発
    生する手段とを備え、修正可能なモデルに基く制御手段
    から構成され、前記プロセスデッドタイムアルゴリズム
    は、制御手段が利用する前記モデルを修正する出力を発
    生するためにプロセス変数の設定点の変化に応答するプ
    ロセス制御装置。
  2. （２）前記デッドタイム評価アルゴリズムは設定点変化
    に応答するプロセス変数の時間積分に基くものである請
    求項第１項記載のプロセス制御装置。
  3. （３）前記デッドタイム評価アルゴリズムは、プロセス
    変数について解くことのできる一組の方程式を画定する
    ために、前記時間積分により画定される制御領域に応答
    する請求項第２項記載のプロセス制御装置。
  4. （４）前記デッドタイム評価アルゴリズムを発生する前
    記時間積分の利用によって、結果的に得られるパラメー
    タ評価に対するプロセス雑音の影響が減衰される請求項
    第２項記載のプロセス制御装置。
JP1294102A 1988-11-23 1989-11-14 閉ループ装置のためのパラメータ評価技術 Pending JPH02188801A (ja)

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US07/275,813 US4959767A (en) 1988-11-23 1988-11-23 Parameter estimation technique for closed loop system

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JPH02188801A true JPH02188801A (ja) 1990-07-24

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AU4544589A (en) 1990-06-07
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