JPH0519726B2 - - Google Patents
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- JPH0519726B2 JPH0519726B2 JP58201013A JP20101383A JPH0519726B2 JP H0519726 B2 JPH0519726 B2 JP H0519726B2 JP 58201013 A JP58201013 A JP 58201013A JP 20101383 A JP20101383 A JP 20101383A JP H0519726 B2 JPH0519726 B2 JP H0519726B2
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- JP
- Japan
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- plant
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- predicted
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 25
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- 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
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はプラントを円滑に運転するためのプラ
ント制御装置に関する。
ント制御装置に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
プラント制御装置において、一般に操作量は目
標値と状態量（制御量）との差をPID演算した
り、あるいは予測演算する等規定のアルゴリズに
より算出されるが、プラントを安全に運転するた
め、その算出された操作量に制限値を設けて逸脱
しないように制限する場合がある。
標値と状態量（制御量）との差をPID演算した
り、あるいは予測演算する等規定のアルゴリズに
より算出されるが、プラントを安全に運転するた
め、その算出された操作量に制限値を設けて逸脱
しないように制限する場合がある。
この場合に、プラントを制御する操作量がプラ
ントの保護を行うために設けた制御値を越えて操
作しようとしたとき、その操作量をその保護制限
値内に修正する必要がある。例えば、特開昭58−
139205号公報にはプラントのモデルを用いて計算
した最適操作量がプラントの操作量制限値に掛か
り、計算した最適操作量通りにプラントの操作量
を動かすことができない場合、操作量制限値と計
算した最適操作量との比の絶対値を操作量制限値
に掛からなかつた操作変数の最適操作量に掛け、
この計算結果に基づいて操作量制限値に掛からな
かつた操作変数を操作すると共に、操作量制限値
に掛かつた操作変数は、操作量制限値で操作する
技術が開示されている。しかしながら、上記技術
ではある操作量が操作量制限値に掛かつたとき、
その操作量を基に操作量制限値に掛からない他の
操作量を単に比を用いて制限するから、プラント
の安全性は確保されるかも知れないが、制御性能
に影響を及ぼしプラントの状態量を最適なものと
する最適操作量を求めることができるとは限らな
い。
ントの保護を行うために設けた制御値を越えて操
作しようとしたとき、その操作量をその保護制限
値内に修正する必要がある。例えば、特開昭58−
139205号公報にはプラントのモデルを用いて計算
した最適操作量がプラントの操作量制限値に掛か
り、計算した最適操作量通りにプラントの操作量
を動かすことができない場合、操作量制限値と計
算した最適操作量との比の絶対値を操作量制限値
に掛からなかつた操作変数の最適操作量に掛け、
この計算結果に基づいて操作量制限値に掛からな
かつた操作変数を操作すると共に、操作量制限値
に掛かつた操作変数は、操作量制限値で操作する
技術が開示されている。しかしながら、上記技術
ではある操作量が操作量制限値に掛かつたとき、
その操作量を基に操作量制限値に掛からない他の
操作量を単に比を用いて制限するから、プラント
の安全性は確保されるかも知れないが、制御性能
に影響を及ぼしプラントの状態量を最適なものと
する最適操作量を求めることができるとは限らな
い。
［発明の目的］
本発明はプラントをトリツプさせることなく状
態量の変動を抑え、最適操作量をプラントに出力
することにより、プラントを円滑に運転すること
のできるプラント制御装置を提供することを目的
とする。
態量の変動を抑え、最適操作量をプラントに出力
することにより、プラントを円滑に運転すること
のできるプラント制御装置を提供することを目的
とする。
［発明の概要］
このため、本発明はプラントモデルを用いて将
来の操作量を予測する一方、複数の制限値を設け
て前記予測した操作量と比較し、その操作量がそ
れらの制限値を逸脱するとき、それぞれの制限値
で制限した操作量に対応する状態量をプラントモ
デルから算出し、その状態量が最も安定した値を
とる最適操作量を求め、これをプラントに加える
ようにしたことを特徴としている。
来の操作量を予測する一方、複数の制限値を設け
て前記予測した操作量と比較し、その操作量がそ
れらの制限値を逸脱するとき、それぞれの制限値
で制限した操作量に対応する状態量をプラントモ
デルから算出し、その状態量が最も安定した値を
とる最適操作量を求め、これをプラントに加える
ようにしたことを特徴としている。
［発明の実施例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係るプラント制御
装置のブロツク構成図を示したもので、１は制御
対象であるプラントである。２はプラント１から
プラント状態量を読み込む入力装置である。３は
入力装置２を介してプラント状態を読み込むプラ
ント状態入力手段である。４はプラント状態入力
手段３にて読み込んだプラント状態量より、規定
のアルゴリズムに基づき、操作量を算出すると共
に、その操作量をプラントに送出したと仮定し、
記憶装置内のプラントモデルを用いてプラント状
態量を算出する演算を順次繰り返すことにより、
予測操作量と予測状態量の時系列を得る第１予測
演算手段である。５は前記プラント状態量によ
り、プラントの操作端毎に操作量の診断機能を起
動するレベルとしての操作領域を設定する第１制
限値と、前記プラント状態量により、プラントの
保護機能が動作する操作領域を設定する第２制限
値とを算出する制限値算出手段である。６は前記
第１制限値、第２制限値、状態遷移に用いるプラ
ントモデルを記憶している記憶装置である。７は
前記予測操作時系列と前記第１制限値および第２
制限値とを規定回数比較判定する操作量比較判定
手段である。８は前記比較判定の結果、前記予測
操作時系列が前記第１制限値を逸脱した場合、予
め定められた種類の操作量制限処理方法に基づ
き、再度前記記憶装置内のプラントモデルを用い
て状態遷移することにより、プラント制御結果を
予測する第２予測演算手段である。９は前記プラ
ント制御結果および予測操作時系列に基づき、最
適な操作時系列を選択する最適操作量選択手段で
ある。１０は選択された最適操作時系列の第１時
点の操作量、即ち、現時点での操作量を出力する
操作量出力手段である。１１は制御対象であるプ
ラントにその操作量を送出する出力装置である。
装置のブロツク構成図を示したもので、１は制御
対象であるプラントである。２はプラント１から
プラント状態量を読み込む入力装置である。３は
入力装置２を介してプラント状態を読み込むプラ
ント状態入力手段である。４はプラント状態入力
手段３にて読み込んだプラント状態量より、規定
のアルゴリズムに基づき、操作量を算出すると共
に、その操作量をプラントに送出したと仮定し、
記憶装置内のプラントモデルを用いてプラント状
態量を算出する演算を順次繰り返すことにより、
予測操作量と予測状態量の時系列を得る第１予測
演算手段である。５は前記プラント状態量によ
り、プラントの操作端毎に操作量の診断機能を起
動するレベルとしての操作領域を設定する第１制
限値と、前記プラント状態量により、プラントの
保護機能が動作する操作領域を設定する第２制限
値とを算出する制限値算出手段である。６は前記
第１制限値、第２制限値、状態遷移に用いるプラ
ントモデルを記憶している記憶装置である。７は
前記予測操作時系列と前記第１制限値および第２
制限値とを規定回数比較判定する操作量比較判定
手段である。８は前記比較判定の結果、前記予測
操作時系列が前記第１制限値を逸脱した場合、予
め定められた種類の操作量制限処理方法に基づ
き、再度前記記憶装置内のプラントモデルを用い
て状態遷移することにより、プラント制御結果を
予測する第２予測演算手段である。９は前記プラ
ント制御結果および予測操作時系列に基づき、最
適な操作時系列を選択する最適操作量選択手段で
ある。１０は選択された最適操作時系列の第１時
点の操作量、即ち、現時点での操作量を出力する
操作量出力手段である。１１は制御対象であるプ
ラントにその操作量を送出する出力装置である。
以上の構成で、プラント１の状態量は入力装置
２を介して制御装置１２内のプラント状態入力手
段３に読み込まれ、ここで内部処理し易いデイジ
タルデータに変換処理されて第１予測演算手段４
と制限値算出手段５に転送される。
２を介して制御装置１２内のプラント状態入力手
段３に読み込まれ、ここで内部処理し易いデイジ
タルデータに変換処理されて第１予測演算手段４
と制限値算出手段５に転送される。
第１予測演算手段４では、このプラント状態量
を受け取ると、下記(1)式に基づいて時刻ｔ毎の操
作量を算出する。
を受け取ると、下記(1)式に基づいて時刻ｔ毎の操
作量を算出する。
Xt＝Ｇ・Zt−1 ……(1)
ここで、Xtは時刻ｔにおける予測操作量（ベ
クトル）、Zt−1は時刻ｔ−1における予測プラン
ト状態量（ベクトル）、Ｇは状態量から操作量を
算出するため、記憶装置６から得られる数学モデ
ル（ベクトル）である。
クトル）、Zt−1は時刻ｔ−1における予測プラン
ト状態量（ベクトル）、Ｇは状態量から操作量を
算出するため、記憶装置６から得られる数学モデ
ル（ベクトル）である。
同時に、下記(2)式の状態遷移式に基づいて時刻
ｔ毎の状態量を算出する。
ｔ毎の状態量を算出する。
Zt＝Ａ・Xi＋Ｂ・Yt−1＋Zt−1 ……(2)
ここで、Xiは現時点ｉにおいてプラント状態
入力手段３から得られた現在の状態量（ベクト
ル）、Ａ，Ｂは記憶装置６から得られる数学モデ
ル（ベクトル）である。
入力手段３から得られた現在の状態量（ベクト
ル）、Ａ，Ｂは記憶装置６から得られる数学モデ
ル（ベクトル）である。
このようにして、第１予測演算手段４ではプラ
ント１から得られる現在のプラント状態量と記憶
装置６に記憶してあるプラントモデルを用いて、
現時点から規定回数先までの予測操作量および予
測状態量の時系列を演算する。
ント１から得られる現在のプラント状態量と記憶
装置６に記憶してあるプラントモデルを用いて、
現時点から規定回数先までの予測操作量および予
測状態量の時系列を演算する。
一方、制限値算出手段５ではプラント状態入力
手段３からプラント状態量を受け取ると、それに
応じた制限値を記憶装置６内のデータを参照して
算出する。例えば、発電プラントにおける負荷
（MW）に対する燃料流量は第２図のａで示すよ
うに変化する。これに対する水燃比設定値のプラ
ント保護機能が動作する制限値はｂで示す曲線で
表わせる。従つて、記憶装置６に各ブレイクポイ
ントBP毎の制限値を記憶させておき、プラント
状態入力手段３から得られるプロセス状態量即ち
現時点の負荷（MW）Piに対応して記憶装置６か
らブレイクポイントBP４とBP３の制限値を取り
出し、下記(3)式を計算することにより、そのとき
の制限値Qiが求まる。
手段３からプラント状態量を受け取ると、それに
応じた制限値を記憶装置６内のデータを参照して
算出する。例えば、発電プラントにおける負荷
（MW）に対する燃料流量は第２図のａで示すよ
うに変化する。これに対する水燃比設定値のプラ
ント保護機能が動作する制限値はｂで示す曲線で
表わせる。従つて、記憶装置６に各ブレイクポイ
ントBP毎の制限値を記憶させておき、プラント
状態入力手段３から得られるプロセス状態量即ち
現時点の負荷（MW）Piに対応して記憶装置６か
らブレイクポイントBP４とBP３の制限値を取り
出し、下記(3)式を計算することにより、そのとき
の制限値Qiが求まる。
Qi＝Q4−Q3／P4−P3＊Pi＋Q3 ……(3)
ここで、P4，P3はブレイクポイントBP４，BP
３における負荷を表わし、また、Q4，Q3はブレ
イクポイントBP４，BP３における水燃比設定値
の制限値を表わす。
３における負荷を表わし、また、Q4，Q3はブレ
イクポイントBP４，BP３における水燃比設定値
の制限値を表わす。
勿論、上記の如き計算を行なうことなく、記憶
装置６に記憶した制限値から単に所定のものを選
択するだけであつてもよい。
装置６に記憶した制限値から単に所定のものを選
択するだけであつてもよい。
操作量比較判定手段７では、第１予測演算手段
４で算出された予測操作量と制限値算出手段５で
算出された制限値とを比較し、予測操作量が制限
値を越えるものについて制限値以下に抑えるリミ
ツタ処理を実行する。即ち、第１予測演算手段４
で算出された予測操作量は例えば第３図のｃで示
すように遷移する時系列となる。この時系列は現
時点tiから規定回数まで求めることができる。ま
た、制限値算出手段５から算出される制限値はｄ
で示す警報レベルの第１制限値と、ｅで示すプラ
ント保護機能を働かせるレベルの第２制限値とな
る。従つて、最適操作量選択手段７では予測操作
量時系列ｃと第１、第２制限値ｄ，ｅと比較し、
予測操作量を強制的に第１制限値以下にする処理
と、第２制限値以下にする処理とを並行して行な
う。
４で算出された予測操作量と制限値算出手段５で
算出された制限値とを比較し、予測操作量が制限
値を越えるものについて制限値以下に抑えるリミ
ツタ処理を実行する。即ち、第１予測演算手段４
で算出された予測操作量は例えば第３図のｃで示
すように遷移する時系列となる。この時系列は現
時点tiから規定回数まで求めることができる。ま
た、制限値算出手段５から算出される制限値はｄ
で示す警報レベルの第１制限値と、ｅで示すプラ
ント保護機能を働かせるレベルの第２制限値とな
る。従つて、最適操作量選択手段７では予測操作
量時系列ｃと第１、第２制限値ｄ，ｅと比較し、
予測操作量を強制的に第１制限値以下にする処理
と、第２制限値以下にする処理とを並行して行な
う。
次いで、第２予測演算手段８では操作量比較判
定手段７で予測操作量のリミツタ処理を行なつた
ことにより、それ以後の時点の予測値も当然違つ
てくるため、記憶装置６のプラントモデルを用い
て第１予測演算手段４で行なつた前記(1)，(2)式の
演算を再び実行する。
定手段７で予測操作量のリミツタ処理を行なつた
ことにより、それ以後の時点の予測値も当然違つ
てくるため、記憶装置６のプラントモデルを用い
て第１予測演算手段４で行なつた前記(1)，(2)式の
演算を再び実行する。
その結果、第２制限値ｅによるリミツタ処理を
行なつた分の予測操作量系列は第４図のC1で示
すようになり、また、それに対する予測状態量時
系列は第５図のf1で示すようになる。一方、第１
制限値ｄによるリミツタ処理を行なつた場合は、
第６図に示すような予測操作量時系列C2と、そ
れに対応して第７図で示すような予測状態量時系
列f2が得られる。
行なつた分の予測操作量系列は第４図のC1で示
すようになり、また、それに対する予測状態量時
系列は第５図のf1で示すようになる。一方、第１
制限値ｄによるリミツタ処理を行なつた場合は、
第６図に示すような予測操作量時系列C2と、そ
れに対応して第７図で示すような予測状態量時系
列f2が得られる。
最適操作量選択手段９では、第２予測演算手段
８で得られた２つの予測状態量時系列f1とf2と
を、例えば、２乗積分して互に比較し、値の小さ
い方、即ち、予測状態量時系列f1に対応する予測
操作量時系列C1の方を選択する。
８で得られた２つの予測状態量時系列f1とf2と
を、例えば、２乗積分して互に比較し、値の小さ
い方、即ち、予測状態量時系列f1に対応する予測
操作量時系列C1の方を選択する。
操作量出力手段１０では、適最操作量選択手段
９で選択された予測操作量時系列C1のうち、現
時点tiの操作量を最適操作量として出力装置１１
を介し、プラント１に出力する。
９で選択された予測操作量時系列C1のうち、現
時点tiの操作量を最適操作量として出力装置１１
を介し、プラント１に出力する。
このように、プラント１に設けられている保護
機能が動作する以前に、上述のようにしてプラン
ト状態を事前に予測し、今回の算出操作量をプラ
ントへ送出した場合の予測操作時系列が制限値を
逸脱していた時に操作可能な制限値にて再度プラ
ント状態遷移を行ない、プラント状態が正常方向
へ収束することを確認し、制御対象が最適な状態
になりうる操作量を選択することにより、求めら
れた操作量が異常な値となつた時でもプラントへ
送出される操作量はプラント運転上最適なものと
なりプラント自体の保護装置を働かせることな
く、プラントを円滑に運転することができるよう
になる。
機能が動作する以前に、上述のようにしてプラン
ト状態を事前に予測し、今回の算出操作量をプラ
ントへ送出した場合の予測操作時系列が制限値を
逸脱していた時に操作可能な制限値にて再度プラ
ント状態遷移を行ない、プラント状態が正常方向
へ収束することを確認し、制御対象が最適な状態
になりうる操作量を選択することにより、求めら
れた操作量が異常な値となつた時でもプラントへ
送出される操作量はプラント運転上最適なものと
なりプラント自体の保護装置を働かせることな
く、プラントを円滑に運転することができるよう
になる。
尚、上記実施例では操作量の制限値を第１と第
２の２つ設けた例について説明したが、保護機能
起動レベル以下の制限値を更にいくつか設けても
よい。
２の２つ設けた例について説明したが、保護機能
起動レベル以下の制限値を更にいくつか設けても
よい。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、プラントの保護
機能が動作する以前にプラントのそれぞれの状態
量を事前に予測し、その状態量が最も安定となる
予測操作量を求めて操作するようにしたため、プ
ラント状態量の安定化を計り、プラントをトリツ
プさせることなく最適な状態で運転することがで
きるようになる。
機能が動作する以前にプラントのそれぞれの状態
量を事前に予測し、その状態量が最も安定となる
予測操作量を求めて操作するようにしたため、プ
ラント状態量の安定化を計り、プラントをトリツ
プさせることなく最適な状態で運転することがで
きるようになる。
第１図は本発明の一実施例に係るプラント制御
装置のブロツク構成図、第２図は第１図における
制限値算出方法を説明するための一例を示す負荷
対燃料流量および制限値の関係図、第３図は第１
図で算出された予測操作量時系列と第１、第２制
限値との関係図、第４図はその第１制限値でリミ
ツタ処理したときの予測操作量時系列のタイムチ
ヤート、第５図はそれに対応する予測状態量時系
列のタイムチヤート、第６図は第２制限値でリミ
ツタ処理したときの予測操作量時系列のタイムチ
ヤート、第７図はそれに対応する予測状態量時系
列のタイムチヤートである。 １…プラント、２…入力装置、３…プラント状
態入力手段、４…第１予測演算手段、５…制限値
算出手段、６…記憶装置、７…操作量比較判定手
段、８…第２予測演算手段、９…最適操作量選択
手段、１０…操作量出力手段、１１…出力装置、
１２…制御装置。
装置のブロツク構成図、第２図は第１図における
制限値算出方法を説明するための一例を示す負荷
対燃料流量および制限値の関係図、第３図は第１
図で算出された予測操作量時系列と第１、第２制
限値との関係図、第４図はその第１制限値でリミ
ツタ処理したときの予測操作量時系列のタイムチ
ヤート、第５図はそれに対応する予測状態量時系
列のタイムチヤート、第６図は第２制限値でリミ
ツタ処理したときの予測操作量時系列のタイムチ
ヤート、第７図はそれに対応する予測状態量時系
列のタイムチヤートである。 １…プラント、２…入力装置、３…プラント状
態入力手段、４…第１予測演算手段、５…制限値
算出手段、６…記憶装置、７…操作量比較判定手
段、８…第２予測演算手段、９…最適操作量選択
手段、１０…操作量出力手段、１１…出力装置、
１２…制御装置。
Claims (1)
- １ プラント状態量から求めた操作量をプラント
が備える保護機能起動レベル以下に抑えてプラン
トに送出しプラントを運転制御するプラント制御
装置において、プラントモデルを用いて各操作量
を予測する第１予測演算手段と、複数の制限値を
設けて前記予測した操作量と比較し、前記第１予
測演算手段で予測した操作量が前記複数の制限値
の１つ以上を逸脱したか否かを判定する操作量比
較判定手段と、この操作量比較判定手段での判定
結果に基づき逸脱した各制限値で制限した操作量
に対応する各状態量を前記プラントモデルを用い
て予測する第２予測演算手段と、この第２予測演
算手段で予測した状態量が最も安定した値をとる
最適操作量を選択する最適操作量選択手段と、こ
の最適操作量選択手段で選択された最適操作量を
プラントに出力する操作量出力手段とを備えるこ
とを特徴とするプラント制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20101383A JPS6093507A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | プラント制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20101383A JPS6093507A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | プラント制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093507A JPS6093507A (ja) | 1985-05-25 |
| JPH0519726B2 true JPH0519726B2 (ja) | 1993-03-17 |
Family
ID=16434032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20101383A Granted JPS6093507A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | プラント制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093507A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5923416B2 (ja) * | 2012-09-12 | 2016-05-24 | アズビル株式会社 | 制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58139205A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | プラント制御方法 |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP20101383A patent/JPS6093507A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58139205A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-18 | Hitachi Ltd | プラント制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093507A (ja) | 1985-05-25 |
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