JPH0517561B2 - - Google Patents

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JPH0517561B2
JPH0517561B2 JP57089974A JP8997482A JPH0517561B2 JP H0517561 B2 JPH0517561 B2 JP H0517561B2 JP 57089974 A JP57089974 A JP 57089974A JP 8997482 A JP8997482 A JP 8997482A JP H0517561 B2 JPH0517561 B2 JP H0517561B2
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JP
Japan
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control
calculation
control system
interference
output
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Application number
JP57089974A
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English (en)
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JPS58207103A (ja
Inventor
Satoru Fujiwara
So Tsuda
Kazuhiro Ooya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
JFE Engineering Corp
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/32Automatic controllers electric with inputs from more than one sensing element; with outputs to more than one correcting element

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、互いに干渉のある複数の制御系にお
いて、前置補償器を用いることにより干渉を排除
して最適制御を可能にする非干渉制御方式の改良
に関するものである。
〔従来の技術〕
第1図は、互いに干渉のある複数の制御系の例
を示した系統図である。同図において、1は圧力
調節計、2はカロリー調節計、3,4はそれぞれ
流量調節計、5,6はそれぞれ流量調節弁、7,
8はそれぞれ流量発信器、である。
第1図において、管路AにはAガスが流れ、管
路BにはBガスが流れ、管路MにはAガスとBガ
スの混合ガスMが流れているものとする。混合ガ
スMのカロリーはAガスとBガスの混合比率によ
り定まるものとする。管路Mを介して、図示せざ
る需要側へ安定的に混合ガスMを供給するため
に、管路Mにおける圧力Pを検出し、圧力制御を
行なう。すなわち、圧力調節計1では、管路Mに
おける検出圧力Pを、内部に持つている圧力設定
値SVと比較し、その差が零になるように調節出
力を出力するが、この出力は流量調節計3へ、そ
の流量設定値として与えられる。流量調節計3で
は、流量発信器7から与えられるAガス流量と流
量設定値を比較し、その差が零になるように調節
出力を調節弁5へ送り、その弁開度を調節してA
ガスの流量制御、ひいては管路Mにおける圧力制
御を行なう。
他方、混合ガスMのカロリー制御を行なう。す
なわちカロリー調節計2では、混合ガスMについ
て検出されたカロリーKと、内部に持つているカ
ロリー設定値SVを比較し、その差が零になるよ
うに調節出力を出力するが、この出力は流量調節
計4へ流量設定値として与えられる。流量調節計
4では、流量発信器8から与えられるBガス流量
と流量設定値を比較し、その差が零になるように
調節出力を調節弁6へ送り、その弁開度を調節し
てBガスの流量制御、ひいては混合ガスMのカロ
リー制御を行なう。
以上説明した圧力制御系とカロリー制御系は相
互に干渉し合う制御系である。例えば圧力Pが低
下したとすると、これを回復させるために調節弁
5の開度が増してAガスの流量が増すが、する
と、混合ガスMにおけるAガスとBガスの割合が
変化してカロリーも変化する。同様に、カロリー
が変化した場合にも、圧力制御系に影響が及ぶ。
このような互いに干渉のある複数の制御系にお
いて、前置補償器を用いることにより干渉を排除
して最適制御を可能にした非干渉制御方式の従来
例を第2図を参照して説明する。
第2図において、11,12はそれぞれ位置形
の調節計、13は前置補償器、14はプロセス、
である。そして調節計11を含み、プロセス14
を介する第1のフイードバツク制御系と、調節計
12を含み、プロセス14を介する第2のフイー
ドバツク制御系とは相互に干渉があるものとす
る。
今、前置補償器13がないものとして動作を説
明する。この場合には、位置形調節計11の出力
v1は、そのまま操作端に対する操作量u1となり、
プロセス14に作用して制御量y1を得る。操作量
u1と制御量y1の間の伝達関数がg11である。なお
位置形調節計11は、制御量y1と、内部に持つて
いる設定値SVとの差である偏差信号に或る演算
(例えばPID演算)をほどこし、その演算結果で
ある調節計出力v1が操作端の位置(例えば弁開)
を与える位置形の調節計である。
同様に、調節計12の出力v2は、そのまま操作
端に対する操作量u2となり、プロセス14に作用
して制御量y2を得る。操作量u2と制御量y2との間
の伝達関数がg22である。
所でプロセス14において、操作量u1と制御量
y2との間の伝達関数をg21、操作量u2と制御量y1
との間の伝達関数をg12とする。すると、調節計
11を含む第1のフイードバツクループにおける
操作量u1は、伝達関数g21の影響により、調節計
12を含む第2のフイードバツクループにおける
制御量y2に変動を及ぼし干渉を起こす。
そこで前置補償器13を設け、ここにおいて、
調節計11の出力v1にα(但しαは定数)を乗算
した信号(α×v1)を作り出して、調節計12の
出力v2に加算してu2とすることにより、それまで
のu2×g22(=y2)が変化し、前記の干渉を打ち消
すことができる。
同様に、第2のフイードバツクループにおける
操作量u2が、伝達関数g12の影響により、第1の
フイードバツクループにおける制御量y1に変動を
及ぼして起こす干渉は、前置補償器13におい
て、調節計12の出力v2にβ(但しβは定数)を
乗算した信号(β×v2)を作つて調節計11の出
力v1に加算し、これをu1とすることでそれまでの
u1×g11(=y1)が変化し、打ち消される。
〔発明が解決しようとする課題〕
さて、上記に説明した如き従来の非干渉制御方
式においては次のような欠点があつた。制御の立
上げ時、すなわち自動制御を開始せんとするとき
は、その前に先ず手動運転で操作端に対する操作
量を或る適当な値にまでもつていき、その後、手
動から自動運転に移行するのが普通である。手動
運転の際は、調節計11,12を自動から手動に
切り換え、当該調節計に付属している操作ボタン
を手動操作することにより調節計出力v1,v2を調
節する。
所で操作端に対する実際の操作量はu1,u2で与
えられる。従つて操作量u1,u2の値を適当な値に
選んでも、それらの値を得るのに必要な調節計出
力v1,v2を次の連立1次方程式に従つて逆算しな
いと、手動運転ができないことになる。
v1+β・v2=u1 v2+α・v1=u2 かかる逆算を人手を介さずに行なうためには、
そのための演算装置が別に必要になり、構成が複
雑かつ高価になるという欠点を生じる。
また複数の制御系のうちの一つの制御系がダウ
ンした場合、その制御系のみ手動運転をしたいと
思つても、その影響が前置補償器を介して他の制
御系に全面的に及ぶので、容易には行なえないと
いう欠点もある。
本発明は、上述の如き従来方式の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つて本発明の目
的は、制御の立上げ時における手動運転に際して
調節計出力を操作量から逆算することを要せず、
またダウンした制御系のみ手動運転することも容
易であるような複数制御系の非干渉制御装置を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明では、互いに
干渉のある複数の制御系の間の干渉を排除する非
干渉制御装置であつて、各制御系毎に設けられ当
該制御系の制御量検出値と設定値との偏差に基づ
いて制御演算を行う制御演算器と、各制御系の前
記制御演算結果に非干渉係数を乗じて相互に他の
系の制御演算結果に加算する補償演算手段と、を
有するものにおいて、 前記制御演算器としての、演算結果を操作端の
位置の修正量で出力する速度形の制御演算器と、 前記補償演算手段としての、各制御系の前記位
置の修正量の制御演算結果に非干渉係数を乗じて
相互に他の系の位置の修正量に加算する前置補償
器と、 各制御系毎に設けられ、前記補償演算結果とし
ての当該各制御系の位置の修正量を当該制御系の
前記操作端の位置量に変換して前記操作端に出力
する積分器と、を備えた。
〔作用〕
その結果、前置補償器を用いた複数制御系の非
干渉制御装置において、立上げ時の手動運転、一
つの制御系のみの手動運転、バツクアツプ制御系
への切り換えなどが容易に可能となり、また一つ
の制御系がダウンしても、他の制御系への影響が
小さく、、信頼性も向上させることができる。
〔実施例〕
次に図を参照して本発明の一実施例を説明する
わけであるが、その前に、その理解を容易にする
ために速度計の演算器について説明しておく。
一般に、プロセス制御のための調節器は、偏差
信号(目標値と測定値の差)に或る演算を施し、
その結果を操作信号として出力する一種の演算器
であり、従つてPID制御方式を採る調節器におい
てはPID演算が行なわれる。このPID演算には、
演算結果である操作出力が操作端の位置(例えば
弁開度)を与える位置形と、操作端の位置の修正
量を与える速度形の2種類があることは先にも説
明した。
ここで位置形のPID演算式は周知のように次式
(1)により与えられる。
MVk=1/P{DVkkn=1 τ/TiDVo+TD/τ(PVk−PVk-1)} ……(1) 但し、Pは比例帯、Tiは積分時間、TDは微分
時間、τはサンプリング間隔、MVは操作量(調
節計出力)、DVは偏差、PVは測定値、サフイツ
クスkはサンプリング時点を表わす。
一方、速度形のPID演算式は、これも周知のよ
うに次の(2)式で表わされる。
ΔMVk=MVk−MVk-1 ……(2) ここでΔMVは前回の操作出力に対する修正量
を表わしている。すなわち、前回の操作出力が
MVk-1であるとすると、これに、速度形のPID演
算を行なつて得られた修正量ΔMVkを加算すれば
今回の操作出力MVkが得られる。
前記(1)式を用いて(2)式を変形すると次の(3)式が
得られる。
ΔMVk=1/P{(DVk−DVk-1)+τ/TiDVk+TD/τ
(PVk-2PVk-1+PVk-2)}……(3) さて、速度形のPID制御方式の構成例を第3図
にブロツク線図で示す。
同図において、15は測定値PVと目標値SVの
偏差を算出する偏差演算部、16はPID制御演算
部、17は積分器、s1は自動・手動切換弁であ
る。
動作を説明する。偏差演算部15において算出
された偏差信号DVは、PID制御演算部16に入
力され、ここで前記(3)式による演算、すなわちブ
ロツクPでは(3)式第1項の比例演算、ブロツクI
では第2項の積分演算、ブロツクDでは第3項の
微分演算が行なわれる。そして各演算結果の和が
ΔMVとして出力され、このΔMVは積分器17
に入力される。
積分器17においては、演算部16からの修正
量ΔMVに前回の操作出力MVを加算して、新た
な今回の操作出力を形成している。従つて積分器
17は、演算部16から供給された速度形の演算
結果を位置形の操作出力に変換して出力する速度
形/位置形変換演算部であると云うこともでき
る。積分器17の出力は自動・手動切換弁s1を介
して操作出力MVとして図示せざる操作端へ出力
される。
自動・手動切換弁s1が自動側Aから手動側Mへ
切り換えられた場合には、以後、図示せざる手段
で手動により操作出力MVを送出するが、この場
合においても、手動操作出力を積分器17に送つ
て加算させておき、切換弁s1を自動側Aに戻した
とき、積分器17から、それまでの手動操作に追
従した操作出力が得られるようにしてある。
本発明は要するに、速度形のPID制御演算部1
6の出力側に前置補償器を接続するようにしたも
のである。
第4図は本発明の一実施例を示すブロツク線図
である。同図において、偏差演算部15Aと速度
形のPID制御演算部16Aと積分器17Aによ
り、第1の制御系が構成され、偏差演算部15B
と速度形のPID制御演算部16Bと積分器17B
により第2の制御系が構成されている。前置補償
器13は乗算器18A,18Bと加算器19A,
19Bから成り、その構成、作用は第2図に示し
た従来の前置補償器と変わるところがない。
PID制御演算部16A,16Bの出力Δv1
Δv2(第3図におけるΔMVに相当)は、修正量で
あるため、第2図における調節計出力v1,v2に比
して極めて小さな値である。従つて、Δv1に非干
渉係数αを乗算して得られる値(α・Δv1)も操
作量u2(第3図におけるMVに相当)に比して充
分小さい。同じく、Δv2に非干渉係数βを乗算し
て得られる値(β・Δv2)も操作量u1に比して充
分小さい。
このため制御の立上げ時において、第1の制御
系では、第2の制御系から供給される補償量β・
Δv2を無視し、また第2の制御系では、第1の制
御系から供給される補償量α・Δv1を無視して、
手動運転を行なうことが可能になる。また同様の
理由で、ダウンした制御系があればその制御系だ
けを手動運転することも可能になる。
〔発明の効果〕
以上説明した通りであるから、本発明によれ
ば、前置補償器を用いた複数制御系の非干渉制御
装置において、立上げ時の手動運転、一つの制御
系のみの手動運転、バツクアツプ制御系への切換
などが容易に可能となり、また一つの制御系がダ
ウンしても、他の制御系への影響が小さく、信頼
性も向上した。
なお実施例の説明では、2入力、2出力の制御
系を例にとり説明したが、多入力、多出力の制御
系に対しても本発明を適用できることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、互いに干渉のある複数の制御系の例
を示した系統図、第2図は前置補償器を用いた複
数制御系の従来の非干渉制御方式を示すブロツク
線図、第3図は速度/位置形のPID制御装置の構
成例を示すブロツク線図、第4図は本発明の一実
施例を示すブロツク線図、である。 符号説明、11,12……位置形の調節計、1
3……前置補償器、14……プロセス、15……
偏差演算部、16……PID制御演算部、17……
積分器、18……乗算器、19……加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 互いに干渉のある複数の制御系の間の干渉を
    排除する非干渉制御装置であつて、各制御系毎に
    設けられ当該制御系の制御量検出値と設定値との
    偏差に基づいて制御演算を行う制御演算器と、各
    制御系の前記制御演算結果に非干渉係数を乗じて
    相互に他の系の制御演算結果に加算する補償演算
    手段と、を有するものにおいて、 前記制御演算器としての、演算結果を操作端の
    位置の修正量で出力する速度形の制御演算器と、 前記補償演算手段としての、各制御系の前記位
    置の修正量の制御演算結果に非干渉係数を乗じて
    相互の他の系の位置の修正量に加算する前置補償
    器と、 各制御系毎に設けられ、前記補償演算結果とし
    ての当該各制御系の位置の修正量を当該制御系の
    前記操作端の位置量に変換して前記操作端に出力
    する積分器と、 を備えたことを特徴とする複数制御系の非干渉制
    御装置。
JP8997482A 1982-05-28 1982-05-28 複数制御系の非干渉制御装置 Granted JPS58207103A (ja)

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