JPH0378002A

JPH0378002A - プロセス制御装置

Info

Publication number: JPH0378002A
Application number: JP21405289A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inada; 浩稲田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-04-03

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、制御対象であるプロセスの同定を行うことに
より、最適な制御ゲイン、時定数の制御パラメータを決
定し、その結果によって、プロセス量を制御する、多重
化されたプロセス制御装置に関する。

（従来の技術）近年、ディジタルコントローラの進歩にともない、複雑
なプロセスの制御性向上を目的として。

オンラインで制御対象であるプロセスの同定を行い、そ
の結果に基づいて最適な制御パラメータを算出し、制御
器の制御パラメータを逐次書き換えながら制御を行うア
ダプティブコントロールが制御システムにとり入られて
いる。

その場合、制御スピードを満足させるために、制御器と
、制御パラメータを算出する制御パラメータ決定部を別
々のコントローラで構成し、負荷分担を行うのが一般的
である。

また、高信頼性および高稼働率が要求されるプロセスの
制御においては、制御装置の多重化も行われている。多
重化を行う場合、制御器のみを多重化する場合と、制御
パラメータ決定部も多重化する場合とがある。

第２図はその従来例を示す２重化したプロセス制御装置
の構成図である６図において、制御装置１内の２台の制
御器２Ａ　、　２Ｂの制御出力ＴＪ　Ａ、　ＴＪ　Ｂは
、切替器３によってＵＡが選択され、操作量Ｕとしてプ
ロセスＸに入力される。制御器２Ａが故障の場合には、
切替器３により、制御出力ＴＪＢが選択され、正常な制
御が継続される。プロセスＸのプロセス出力Ｙはフィー
ドバック信号として制御器２Ａ、２Ｂに入力されると同
時に、操作量Ｕとともに制御パラメータ決定部４に入力
される。制御パラメータ決定部４はプロセスの同定を行
ったのち、制御パラメータＰを出力する。制御器２Ａ。

２Ｂは、この制御パラメータＰを用いて、プロセスＸの
制御を行う。

あるいは第３図に示すように、制御パラメータ決定部４
Ａ、４Ｂのように２重化したものも知られている。この
場合、制御パラメータ決定部４Ａで求められた制御パラ
メータＰＡは、制御器２人にのみ入力される。同様に制
御パラメータ決定部４Ｂで求められた制御パラメータ群
Ｐａは制御器２Ｂにのみ入力される０通常は制御器２Ａ
が上記制御パラメータＰＡにより、プロセスＸの制御を
行い、制御器２Ａ又はパラメータ決定部４Ａが故障の時
、制御器２Ｂが上記制御パラメータＦ’Ｂによりプロセ
スＸの制御を行う。

（発明が解決しようとするＩＩＭ）ところが、第２図に示した従来例では、制御器２Ａ　、
　２Ｂのうちの一系故障時には正常な制御を継続できる
が、制御パラメータ決定部４が故障した場合には、故障
の影響が制御器２Ａ　、　２Ｂの両方におよび、正常な
制御を継続できないという問題がある。

また、第３図に示した従来例においても２つの系にまた
がった故障、例えば制御器２人と制御パラメータ決定手
段４Ｂが故障した場合、正常な制御器２Ｂに対し、故障
した制御パラメータ決定部４Ｂからの制御パラメータ群
ＰＢＬかなく、正常な制御が継続できなくなるという問
題がある。

この場合、制御パラメータ決定部４Ａと４Ｂとの出力を
低値選択、高値選択、中間値選択等の選択回路を介して
取り出し、これを制御器２Ａ　、　２Ｂの双方に入力す
ることも考えられるが、そうすると、制御パラメータ決
定部４Ａ側と４８側で算出されたｇＪ御パラメータが混
合され最適な制御パラメータ群と言えなくなる。なぜな
ら、一つの制御パラメータ決定部で求められた一組の制
御パラメータを制御に用いてこそ制御系の安定性が保障
されるのであって、二組の制御パラメータが混在する（
ＰｉＡｔＰ２Ｂ・・・Ｐ、Ａ）のような制御パラメータ
群では安定性は全く保障されないからである。

そこで本発明は、上述した従来の問題を解決し、制御器
と制御パラメータ決定部がそれぞれ少なくとも一系正常
であれば、正常な制御を継続できる高信頼度、高稼働率
のプロセス制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のプロセス制御装置は、制御パラメータ決定部に
、同定部での同定結果に基づきプロセスのシミュレーシ
ョンを行う多重化されたシミュレーション部と、このシ
ミュレーション部からのシミュレーション出力とプロセ
ス出力とを比較して前記同定部での同定結果を評価する
多重化された評価部とを設ける一方、制御器にこれら多
重化された評価部から得られる評価関数を互いに比較し
好ましい評価関数が得られる側の制御パラメータ演算部
で演算された制御パラメータを選択する多重化された制
御パラメータ選択器を設け、この制御パラメータ選択器
で選択された制御パラメータに基づき制御演算部でプロ
セスの制御演算を行いプロセスを制御するようにしたも
のである。

（作　用）このプロセス制御装置によれば、制御器および制御パラ
メータ決定部のうちの一系故障時にも。

制御器には正常な制御パラメータ決定部から出力された
制御パラメータ群が入力されているため。

上記故障と同時にどちらかの制御器に故障が発生した場
合にも正常な制御を継続することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１唄は、本発明の一実施例を示すプロセス制御装置の
構成図であり、図中、第３図と同一符号は同−又は相当
部分を示す、プロセス制御装置１内の制御パラメータ決
定部４Ａ、４Ｂは、プロセスＸを同定する同定部５Ａ　
、　５Ｂと、同定結果に基づき制御パラメータを決定す
る制御パラメータ演算部６Ａ。

６Ｂと、同定結果のシミュレーションを行うシミュレー
ション部と、そのシミュレーション結果より同定結果の
評価を行う評価部８Ａ　、　８Ｂより、それぞれ構成さ
れている。

プロセス制御装置１の制御器２Ａ　、　２Ｂは、制御パ
ラメータ演算部６Ａ　、　６Ｂより出力される制御パラ
メータ群ＰＡ、・ＰＢのうち一方を選択するパラメータ
選択器９Ａ　、　９Ｂと、評価部８＾、８Ｂより出力さ
れる同定結果の評価結果ｅＡ、ｅＢの比較を行い、上記
パラメータ選択器において、どちらのパラメータ群を選
択するかを定めるコンパレータＩＯＡ、ＩＯＢと。

選択されたパラメータ群Ｐにより制御を行い。

制御出力ＵＡ、ＵＢを出力する制御演算部１１Ａ。

１１Ｂより構成されている。

ここで、制御器２Ａ　、　２Ｂが共に正常であれば、切
替器３において、制御器２Ａの制御出力ＵＡが選択され
プロセス１の制御を行い、制御器２Ａが故障した場合に
は、切替量器３において、制御器２Ｂの制御出力ＴＪＢ
が選択されプロセスＸの制御を行うことで正常な制御が
実行されている。

次に、制御パラメータ決定部４Ａ、４Ｂの同定部５Ａ。

５Ｂで同定されたプロセスＸの同定結果（３Ａ、　Ｃ；
　Ｂに基づいて制御パラメータ演算部６Ａ　、　６Ｂで
は、制御パラメータ群Ｐ＾、ＰＢが算出される。同時に
シミュレーション部７＾、７Ｂにおいて、同定結果ＧＡ
、　（３Ｂを用いてプロセスのシミュレーションを行い
シミュレーション出力Ｙ”　ＳＡ、　’Ｉ　ｓＢを出力
する。ここで、プロセスをｎ出力系とすると、シミュレ
ーション出力Ｙ　ｓＡ、　’Ｉ’　Ｓｍは（ＹＳＡ、　
−ＹｓＡｒｌ）　ｔ　（ＹＳＢＬ　−Ｙ３Ｂ１１）とな
る。

評価部８Ａ　、　８Ｂでは上記シミュレーション出力Ｙ
！３Ａ、　ＹｓＢと、プロセスＸの出力Ｍ　（Ｙ、−Ｙ
、）から、評価関数となる。

ｅ　＾＝＃ｈｉ（ＹｓＡｉ−Ｙｉ）” ｅ　Ｂ、：乃ｈｉ（Ｙｓａｉ−Ｙｉ）”　（０≦ｈｉ≦
１かつ０４ｈｉ≦ｎ）を計算する。ここでＷ　（ｈｌ、
ｈ、・・・ｔｔ＋ｓ）は重み係数で、プロセスｌの出力
Ｙの各出力に対して、制御性の重要度を定めるものであ
る。たとえば、プロセスｌの出力がＹ、　、Ｙ、　、Ｙ
、の３出力であった時、Ｙｌの制御が重要で、他のＹ、
、Ｙ３はどのような値を取っても構わないとすると、　
　Ｗ＝（１，０，０）とすることにより、評価関数は、ｅ　Ａ＝（ＹｓＡ、−Ｙ、）” ｅ　ａ＝（Ｙｓａ、−Ｙ、）” となる。

このように１重み係数Ｈを変えることにより、同定結果
ＧＡ、（３ａを評価する上で、設計者の各プロセス出力
に対する着目度（重要度）を自由に変えることができ、
評価関数に反映することができる。

制御装置２Ａ、２Ｂでは、このようにして求まった評価
関数ｅＡ、ｅＢのうち、小さい方の同定結果Ｇがすぐれ
ていると判断し、評価関数ｅ＾、ｅＢをコンパレータＩ
ＯＡ、ＩＯＢで比較し、１３Ａの方が小さければ制御パ
ラメータ群ＰＡを１ｉ１Ｂの方が小さければ制御パラメ
ータ群Ｆ’Ｂをパラメータ選択器９Ａ　、　９Ｂで選択
し、その制御パラメータ群を用いて、制御演算部１１Ａ
、１１Ｂは制御を行う。

このため、２つのパラメータ演算部６Ａ　、　６Ｂによ
って求められた制御パラメータ群ＰＡ、　Ｆ’　ａのう
ち最適な制御パラメータ群が制御演算部１１Ａ、ＩＩＢ
の両方に入力されることになる。

以上により、制御器２Ａ　、　２Ｂのうちの一系故障、
制御パラメータ決定部４Ａ、４Ｂのうちの一系故障およ
び制御器と制御パラメータ決定部の各−系故障の全ての
場合においても、正常な制御を継続することができる。

なお、上記実施例では、制御器、制御パラメータ決定部
を２重化構成としたが、制御器３重化以上、制御パラメ
ータ決定部３重化以上とした構成も可能であることは自
明である。

また、制御器と制御パラメータ決定部の多重化を独立に
構成できるため、制御器３重化、制御パラメータ決定部
２重化というようなコスト面で有利な構成を取ることも
可能である。

以上は、評価関数を偏差の２乗和とした場合であるが、
他の評価関数例えば偏差の絶対値の和でも同様の効果を
得ることは言うまでもない。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、従来技術による、制御と
制御パラメータ決定部の多重化が施されたプロセス制御
装置に比べ、装置の冗長化が進んでいるため、制御装置
および制御パラメータ決定部の単独もしくは複数同時故
障に対しても常に正常な制御が可能となり、信頼性の高
いプロセス制御装置が得られる。

また、制御器と制御パラメータ決定部を独立して冗長化
することができるので、構成の自由度が高く、コストに
見合った冗長化構成が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロセス制御装置のブ
ロック構成図、第２図は従来技術における制御装置を２
重化したプロセス制御装置の構成図、第３図は従来技術
における制御装置と制御パラメータ決定部を各々２重化
したプロセス制御装置の構成図である。５Ａ　、　５Ｂ・・・同定部手段、６Ａ　、　６Ｂ・・
・制御パラメータ演算部、７Ａ　、　７ト・・シミュレ
ーション部、８Ａ　、　８Ｂ・・・評価部、９Ａ　、　
９Ｂ・・・パラメータ選択器、１０＾、１０Ｂ・・・コ
ンパレータ、ＩＩＡ、ＩＩＢ・・・制御、Ｘ・・・プロ
セス。第２図第１図

Claims

【特許請求の範囲】プロセスの入出力信号を入力してプロセスの同定を行う
多重化された同定部と、この同定部での同定結果に基づ
きプロセスの制御パラメータを演算する多重化された制
御パラメータ演算部と、この制御パラメータ演算部で演
算された制御パラメータに基づきプロセスの制御演算を
行う多重化された制御演算部とを備え、この制御演算部
の出力によりプロセスを制御するプロセス制御装置にお
いて、前記同定部での同定結果に基づきプロセスのシミュレー
ションを行う多重化されたシミュレーション部と、このシミュレーション部からのシミュレーション出力と
プロセス出力とを比較して前記同定部での同定結果を評
価する多重化された評価部と、これら多重化された評価
部から得られる評価関数を互いに比較し好ましい評価関
数が得られる側の前記制御パラメータ演算部で演算され
た制御パラメータを選択する多重化された制御パラメー
タ選択器とを備え、前記制御演算部はこの制御パラメータ選択器で選択され
た制御パラメータに基づきプロセスの制御演算を行うこ
とを特徴とするプロセス制御装置。