JPH0230425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は給湯機の燃焼制御方法に関し、特に、
フイードバツク制御とフイードフオワード制御と
を組合せた制御方法における改良に関する。

＜従来の技術＞ 給水温、水温（給水量または出湯量）、出湯温
の各データに基づき、給湯機の出湯温を使用者が
設定した設定温に極力近付けるように制御するに
は、従来、三通りの制御態様があつた。

フイードバツク制御の典型的な一体系である比
例、積分、微分（PID）制御、フイードフオワー
ド制御、そしてこれら正負両帰還制御を有機的、
相補的に組合せた複式制御の三つである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、上記した三つの制御方式は、それぞれ
に固有の欠点を有し、この種給湯機用の燃焼制御
装置にとつて完全に満足し得るものとはなつてい
なかつた。

PID制御の場合、熱負荷の変動が小さい範囲内
に収まつているときには、出湯温をほとんど設定
温と同じにまで安定化できる長所があるが、熱負
荷の変動が大きい場合には修正動作に時間が掛か
るという問題がある。

一方、フイードフオワード制御の場合には、出
湯温の立ち上がり特性や熱負荷変動に対する修正
動作は素早く行なわれるものの、当該フイードフ
オワード量を演算する演算系に演算誤差が生ずる
と、その補正が困難な欠点がある。

これに対し、フイードバツクとフイードフオワ
ードを組合せた方式では、当該フイードバツク量
とフイードフオワード量との和を制御量として利
用することより、それら各制御態様を単独で用い
た場合の欠点を互いに補い合うことがある程度、
可能ではある。

しかし、フイードフオワード量とフイードバツ
ク量とを重ね合せるにしても、フイードバツクの
積分動作の積分量に対してフイードフオワード量
を重ね合せると、両者は本質的には似た性質を持
つため、修正動作に行き過ぎ量を生ずる場合があ
る。

そこで、一般には、フイードフオワード量とフ
イードバツクの比例動作（Ｐ動作）の比例量との
和を燃焼制御量として用いるようにしており、確
かに、それにより、応答性を損うことなく、設定
温と出湯温の偏差を相当程度、小さくすることに
成功してはいるが、当該比例量の性質上、偏差を
完全になくすことはできない欠点がある。

本発明はこうした従来の実情にかんがみて成さ
れたもので、フイードバツクとフイードフオワー
ドとを組合せる制御方式において、残されている
上記欠点をも除去し、応答性良く、しかも設定温
に対する出湯温の偏差を極小にし得る給湯機用燃
焼制御方法を提供せんとするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、本発明においては、
次のような構成の給湯機用燃焼制御方法を提供す
る。

(1) あらかじめ設定された設定温の湯を出湯する
ために、設定温と給水温の偏差と水量との積に
より得られる要求熱量をフイードフオワード量
として出力するフイードフオワード制御と、上
記設定温と実際の出湯温の偏差に対し、比例、
積分、微分動作して得られる補正熱量を出力す
るフイードバツク制御とを共に用いる給湯機用
燃焼制御方法であつて； 上記出湯温の過渡的な変動開始後、該出湯温
が安定化したとみなせる時点を過ぎたときにの
み、上記フイードバツク制御における上記積分
動作を行なわせるようにしたこと； を特徴とする給湯機用燃焼制御方法。

(2) あらかじめ設定された設定温の湯を出湯する
ために、設定温と給水温の偏差と水量との積に
より得られる要求熱量をフイードフオワード量
として出力するフイードフオワード制御と、上
記設定温と実際の出湯温の偏差に対し、比例、
積分、微分動作して得られる補正熱量を出力す
るフイードバツク制御とを共に用いる給湯機用
燃焼制御方法であつて； 上記出湯温の過渡的な変動開始後、該出湯温
が安定化したとみなせる時点を過ぎたときにの
み、上記フイードバツク制御における上記積分
動作を行なわせるようにすると共に； 出湯温がほぼ設定温に一致した時以降に、そ
れまでのフイードバツク動作の補正熱量に基づ
き、要求熱量の誤差としての熱補正値を算出
し； 該熱補正値により補正した上記要求熱量を新
たな要求熱量として用いること； を特徴とする給湯機用燃焼制御方法。

＜作用＞ 本発明によれば、フイードフオワードとフイー
ドバツクとを組合せた給湯機用燃焼制御系を形成
する際に、フイードバツクの積分動作に開始可能
条件が与えられる。

したがつて、従来のように、積分動作によつて
得られた補正熱量がフイードフオワード量に重ね
合うことによつて生じ得る行き過ぎは抑えること
ができ、フイードフオワードの高速応答性をいか
んなく発揮させながら、開始した積分動作による
フイードバツクによつて、設定温に極力近い出湯
温を得ることができる。

また、本発明の第二発明を適用した場合には、
上記作用に加えて、前回の要求熱量の演算誤差は
補正されることになり、一種の自己学習機能を営
む。

＜実施例＞ 第１図には、本発明方法を使用し得る給湯機用
燃焼制御装置が示されている。

マイクロ・コンピユータ１は使用者が設定可能
な設定温信号Ssを取り込み、次に水量センサ２
から給水信号Ｓ２を、給水温センサ３から給水温
信号Ｓ３を、そして出湯温センサ４から出湯温信
号Ｓ４をそれぞれ取り込む。ただし、給水量信号
Ｓ２は実質的に出湯量信号に代えても良く、従つ
て、以下では両者を総合して、単に水量信号Ｓ２
として取扱う。

マイクロ・コンピユータ１は、上記取り込んだ
各信号の中、まず、設定温信号Ssと給水温信号
Ｓ３の偏差を求め、この偏差と水量信号Ｓ２とを
用いてフイードフオワード量を算出し、これを要
求熱量として記憶する。

また、設定温信号Ssと実際の出湯温信号Ｓ４
との偏差を求め、この偏差によりフイードバツク
量を算出して補正熱量として記憶する。

これら要求熱量および補正熱量は互いに加算さ
れ、こうして作成されたデータから空気量信号Ｓ
５、燃料量（ガス量）信号Ｓ６を作り、それらを
空気量調節器５、ガス比例弁６に各々送つて、そ
のときどきに必要な燃焼量をバーナ部７ないし熱
交換器８に得る。

こうした一連の動作は、本発明による場合、さ
らに詳しくは第２図にて説明されるようなものと
なる。

便宜上、既述の各信号がそのまま、対応する物
理量を表すものとすると、第２図Ａ中の時刻ａに
示されるように、水量Ｓ２が変化すると、燃焼量
を規定する空気量Ｓ５及びまたはガス量Ｓ６は、
第２図Ｃ中のａ点からｂ点、さらにｃ点に掛けて
示すように過渡的、振動的に変化する。これは、
既述の要求熱量は、そのときに応じたある一定量
を持つものの、第２図Ｂに示してあるように、出
湯温Ｓ４の変動に応じて補正熱量が変化するため
である。

ただし、本発明による場合、このときの補正熱
量は、フイードバツクの比例動作（Ｐ動作）によ
り得られたものであり、図中、ａ点からｂ点まで
の補正熱量は正の値、ｂ点からｃ点までの補正熱
量は負の値を取る。

このような過渡的な状態を経た後、ｄ点にて示
されるように、出湯温Ｓ４はある程度、安定した
状態となる。

が、先にも述べたように、フイードバツク制御
の比例動作によつてここまでの安定化を得た場
合、一般には演算系の誤差等によつて設定温Ss
との間に偏差Erが生ずる。

そこで、この時点から補正熱量に対してフイー
ドバツクの積分動作（Ｉ動作）を開始させ、第２
各図中、ｅ点に示されるように、この偏差Erを
消失ないし低減させ、やがて設定温Ssにほぼ合
致した安定な出湯温Ｓ４を得る。

この動作に加えて、本発明の第二発明を適用す
る場合には、上記の要求熱量の演算誤差等を、当
該要求熱量と上記の要求熱量を用いて要求熱量と
して算出し、ｅ点以降の時点において、この熱補
正値を用いて要求熱量を補正し、真の要求熱量と
した後、補正熱量を一旦、零にする。

このようにすると、以降、上記の動作を水量ま
たは出湯温の変動の度に繰返させていくに際し、
一種の自己学習機能を営み、次回の変動には一層
良く、対処し得るものとなる。

また、積分動作の開始時は、上記においてはあ
る程度、出湯温が安定した時点ｅ以降、すなわち
偏差Erが予定範囲内に入つた以降としたが、変
動が起きてから予定の時間というように、時間的
に定めても良い。

＜発明の効果＞ 本発明によれば、フイードフオワードとフイー
ドバツクとを組合せた給湯機用燃焼制御系を形成
する際に、フイードバツクの積分動作に開始可能
条件を与えたから、積分動作によつて得られた補
正熱量がフイードフオワード量に重ね合うことに
よつて生じ得る行き過ぎは抑えることができ、フ
イードフオワードの高速応答性をいかんなく発揮
させることができる一方、開始した積分動作によ
るフイードバツクによつて、設定温に極力近い出
湯温を得ることができる。

しかも、本発明の第二発明によつて、偏差を補
うに要した補正熱量に基づき、要求熱量を補正す
るようにすると、自己学習効果が期待でき、調整
を簡単化、もしくは無くすこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明燃焼制御方法により制御可能な
給湯機用燃焼制御装置の概略構成図、第２図は本
発明燃焼制御方法の説明図、である。 図中、１はマイクロ・コンピユータ、２は水量
センサ、３は給水温センサ、４は出湯温センサ、
５は空気量調節機、６はガス比例弁、Ssは設定
温信号、Ｓ１は水量信号、Ｓ３は給水温信号、Ｓ
４は出湯温信号、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ あらかじめ設定された設定温の湯を出湯する
   ために、設定温と給水温の偏差と水量との積によ
   り得られる要求熱量をフイードフオワード量とし
   て出力するフイードフオワード制御と、上記設定
   温と実際の出湯温の偏差に対し、比例、積分、微
   分動作して得られる補正熱量を出力するフイード
   バツク制御とを共に用いる給湯機用燃焼制御方法
   であつて； 上記出湯温の過渡的な変動開始後、該出湯温が
   安定化したとみなせる時点を過ぎたときにのみ、
   上記フイードバツク制御における上記積分動作を
   行なわせるようにしたこと； を特徴とする給湯機用燃焼制御方法。 ２ あらかじめ設定された設定温の湯を出湯する
   ために、設定温と給水温の偏差と水量との積によ
   り得られる要求熱量をフイードフオワード量とし
   て出力するフイードフオワード制御と、上記設定
   温と実際の出湯温の偏差に対し、比例、積分、微
   分動作して得られる補正熱量を出力するフイード
   バツク制御とを共に用いる給湯機用燃焼制御方法
   であつて； 上記出湯温の過渡的な変動開始後、該出湯温が
   安定化したとみなせる時点を過ぎたときにのみ、
   上記フイードバツク制御における上記積分動作を
   行なわせるようにすると共に； 出湯温がほぼ設定温に一致した時以降に、それ
   までのフイードバツク動作の補正熱量に基づき、
   要求熱量の誤差としての熱補正値を算出し； 該熱補正値により補正した上記要求熱量を新た
   な要求熱量として用いること； を特徴とする給湯機用燃焼制御方法。