JPH05303405A - プロセス制御装置 - Google Patents

プロセス制御装置

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JPH05303405A
JPH05303405A JP10744192A JP10744192A JPH05303405A JP H05303405 A JPH05303405 A JP H05303405A JP 10744192 A JP10744192 A JP 10744192A JP 10744192 A JP10744192 A JP 10744192A JP H05303405 A JPH05303405 A JP H05303405A
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JP
Japan
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control
fuzzy
pid
plant
operation amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP10744192A
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English (en)
Inventor
Hisashi Funakoshi
久司 船越
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PID制御方式とファジィ制御方式とを組み
合わせ、かつ機能的構造の簡単なプロセス制御装置を提
供する。 【構成】 プロセス制御装置にプラントの状態およびプ
ラントに対する制御量を推論する前向き推論機能をもつ
プロダクションルール部12Aを設け、前記推論結果を
切換手段13に出力し、切換手段は最終操作量をプロセ
ス6に出力する。 【効果】 プロセス制御装置における判定処理が簡便で
迅速となり、制御性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は各産業分野におけるプ
ラント設備の全体、あるいは一部を自動的に監視制御す
るプロセス制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、プラントのプロセス状態を監
視制御するプロセス制御装置としては、その制御目的に
応じて色々な制御方式のものが適用されてきている。図
4は例えば特開平2−8903号公報に示されたPID
制御方式とファジィ制御方式とを組み合わせたプロセス
制御の機能ブロック図である。図に示すようにPID制
御手段1はプラントのプロセス6からの制御量とこの目
標値との偏差に対し、P(比例)、I(積分)、D(微
分)の各演算を実行してPID操作量を算出する。同様
にして、ファジィ制御手段2はプラントのプロセス6か
らの制御量とこの目標値を基にファジィ演算を実行して
ファジィ操作量を算出する。また、制御方式管理手段5
はプラントのプロセス6からの制御量、目標値、操作量
を基にプラントの状態を判定し、かつ、この判定の結果
プラント状態が安定である場合にはPID操作量を、ま
た不安定である場合にはファジィ操作量を出力するよう
に切換手段3に伝達するとともにコモンメモリ4に対し
ても出力する。そこで、切換手段3は制御方式管理手段
5より伝達された判定情報に基づき、PID操作量ある
いはファジィ操作量のどちらか一方をコモンメモリ4へ
出力する。また、コモンメモリ4内では切換手段3から
の操作量を一旦記憶したのち、操作量の切換時にはその
操作量を補間して制御対象のプロセス6に対して出力す
る。
【0003】また、図5は、上記制御方式管理手段5の
詳細な構成例を示す機能ブロック図である。図に示すよ
うに、入力手段51はプロセス6からの制御量、目標
値、操作量、オペレーターからの指示入力を判断信号と
して入力処理するものである。また、特徴量抽出手段5
2は入力手段51からの出力、例えば制御量の振幅、物
理量、周波数等の特徴量を抽出するものである。さら
に、特徴量線形処理手段53は特徴量抽出手段52から
の特徴量に対して線形処理等を施し、正規化された特徴
量として取り出すものである。一方特徴量/プラント状
態対応テーブル54は特徴量に対応したプラント状態を
予めテーブルとして設定しておくものである。またプラ
ント状態判別手段55は、特徴量線形処理手段53から
の特徴量に基づき、特徴量/プラント状態対応テーブル
54を参照してその時のプラント状態が、“安定”また
は“不安定”のいずれであるかを判別するものである。
さらにプラント状態/制御方式対応テーブル56はプラ
ント状態に対応した制御方式を予めテーブルとして設定
しておくものである。さらに制御方式選択手段57は、
プラント状態判別手段55での判別結果に基づき、プラ
ント状態/制御方式対応テーブル56を参照してその時
の制御方式を選択するものである。すなわち、プラント
の状態が安定である場合にはPID制御手段1を、また
不安定である場合にはファジィ制御手段2を選択するよ
うに切換信号を切換手段3に出力すると共にコモンメモ
リ4に出力するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PID制御方式とファ
ジィ方式とを組み合わせ、条件によって両方式の組み合
わせを判別するようにした従来のプロセス制御装置は以
上のように構成されているので、図5で示すように制御
方式管理手段5における上記判別の処理が複雑なものと
なっていた。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、両方式の判別を簡便にかつ迅速
に処理することができるプロセス制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるプロセ
ス制御装置はプラントプロセスからの制御量と制御目標
値との偏差に対し、比例(P)、積分(I)、微分
(D)などの各演算を実行してPID操作量を算出する
PID演算部と、前記プロセスからの制御量と制御目標
値とに基づき、ファジィ演算を実行してファジィ操作量
を算出するファジィ演算部と、前記プロセスからの制御
量と制御目標値とに基づき、前記プラントの状態を前向
き推論し、前記PID操作量か前記ファジィ操作量かの
いずれの操作量かを判定するプロダクションルール部
と、前記プロダクションルール部からの推論判定結果に
基づき、判定操作量を前記プロセスに出力する切換手段
とを備えて構成したものである。
【0007】
【作用】この発明におけるプロセス制御装置はプラント
の状態およびプラントに対する操作量を推論する前向き
推論機能をもつプロダクションルール部を設けたので操
作量の判別処理を行う際、従来のように制御方式管理手
段を設け、複雑な数式による演算、抽出を実行する必要
がなく、簡便で迅速な判別処理が行える。
【0008】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。なお、従来例と重複する部分については適宜その説
明を省略する。
【0009】実施例1.図1はこの発明の実施例1のプ
ロセス制御装置の構成を示す機能ブロック図である。図
に示すように本実施例のプロセス制御装置はPID制御
部17とAIファジィ制御部18とから構成されてお
り、それぞれ独立したCPU上で構成されている。PI
D制御部17はデータ入力部10、PID演算部11、
切換手段13の機能を備え、AIファジィ制御部18に
はプロダクションルール部12A、ファジィ演算部12
Bの機能を備えている。
【0010】次に以上のように構成したプロセス制御装
置の作用について説明する。まず、プラントのプロセス
6から制御量および目標値をデータ入力部10に入力す
る。データ入力部10はこの制御量および目標値をプロ
ダクションルール部12A、ファジィ演算部12Bおよ
びPID演算部11へ受け渡す。プロダクションルール
部12Aでは受け取った制御量、目標値などを前向き推
論処理し、プラントの状態を判断することによりPID
演算とファジィ演算のどちらを用いた制御を行うべきか
を判定し、その判定情報である制御切換信号を切換手段
13に受け渡す。またファジィ演算部12Bは受け取っ
た制御量、目標値およびあらかじめ設定したファジィ演
算用メンバーシップ関数に基づいてファジィ演算を行う
ことにより、制御プロセス6に対するファジィ操作量を
算出し、切換手段13に受け渡す。また、PID演算部
11は受け取った制御量、目標値の偏差を用いてP(比
例)I(積分)D(微分)加減乗除ほか制御モデルに基
づいた各種演算を行うことにより、PID操作量を算出
し、切換手段13に受け渡す。次に、切換手段13はプ
ロダクションルール部12Aより受け取った制御切換信
号により、ファジィ演算部12Bより受け取ったファジ
ィ操作量かPID演算部11より受け取ったPID操作
量かのいづれか一方をプロセス6に対して切換出力す
る。また、PID制御部17とAIファジィ制御部18
はそれぞれ独立したCPU上で構成されているので、両
者間のデータ入出力はデータ入力部10が有する2ポー
トメモリ(図示なし)を介して行う。
【0011】すなわち、このように構成することによっ
て、PID操作量かファジィ操作量かのどちらかを選択
してプロセス6の制御を行うかの判定は、プロダクショ
ンルール部12Aにおいてプラントのプロセス6の制御
量および目標値などとプロダクションルールの「左辺」
である条件、前提とのマッチングを行い、最もよくマッ
チしたプロダクションルールの「右辺」である結果、行
為、つまり、ファジィ操作量かPID操作量かのいずれ
かを選択して実行するといった前向き推論機能によって
直接結論を導き得る。
【0012】したがってこの実施例のプロセス制御装置
は、従来行われていたような制御方式管理手段5による
プラントのプロセス6の制御量および目標値などの特徴
量の数式化、演算、抽出を実行する必要がなく、簡便で
迅速なものとなる。またオペレーターによる切換判定論
理の理解も容易となり、オペレーターの操作、保守も容
易なものとなる。
【0013】実施例2.なお、上記実施例1では最終出
力操作量の切換をプロダクションルール部12Aの操作
量判定結果により行っているが一般に、ファジィ操作量
とPID操作量との間には差があるので、図2に示すよ
うにファジィ制御とPID制御との間の切換をスムーズ
に行う機能を切換手段13に付加することにより、対象
としているプラントのプロセス6に急激な変化を与える
事なくプロセス制御ができる。図3はこの発明によるプ
ラントのプロセス6への操作量の変化を示したものであ
る。図において、21はファジィ演算部12Bが出力し
ているファジィ操作量、22はPID演算部11が出力
しているPID操作量、23はプロダクションルール部
12Aが出力している制御切換信号、24は制御切換信
号によるプロセス6に対する操作量の出力である。ファ
ジィ操作量21、PID操作量22および制御切換信号
23が切換手段13に入力されている。いま、例えばP
ID操作量22がプロセス6へ出力されており、プロダ
クションルール部12Aの判断によりファジィ操作量2
1への切換が切換手段13に対して指示された場合、切
換手段13は現在プロセス6に対して出力しているPI
D操作量22からファジィ操作量21へ切り換えるた
め、プロセス6への出力24を例えば1秒に20%ずつ
ファジィ操作量21へ近づける演算を行うことによって
スムーズに切換を行うことができる。
【0014】実施例3.また、上記実施例1、2におけ
るプロセス制御装置は、PID制御部17とAIファジ
ィ制御部18とに分かれて構成されているものについて
説明したが、特にこの構成に限定されるものではなく、
データ入力部10、PID演算部11、プロダクション
ルール部12A、ファジィ演算部12Bの各々の機能が
独立して構成されていても、また、これらの機能のうち
の複数個が組み合わさって構成されていても上記実施例
と同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【0015】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、プラン
トの状態およびプラントに対する制御量を推論する前向
き推論機能をもつプロダクションルール部を設け、採用
すべき操作量を判定するようにしたのでプロセス制御装
置の機能的構造が簡単になり、制御性が向上し、信頼性
の高いプロセス制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1のプロセス制御装置の構成
を示す機能ブロック図である。
【図2】この発明の実施例2のプロセス制御装置の構成
を示す機能ブロック図である。
【図3】この発明の実施例2の操作方式切換時における
プロセスに対する操作量の変化を示す図である。
【図4】従来のプロセス制御装置の構成を示す機能ブロ
ック図である。
【図5】図4に示す制御管理手段の詳細な構成を示す機
能ブロック図である。
【符号の説明】
6 プラントプロセス 11 PID演算部 12A プロダクションルール部 12B ファジィ演算部 13 切換手段 17 PID制御部 18 AIファジィ制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラントプロセスからの制御量と制御目
    標値との偏差に対し、比例(P)、積分(I)、微分
    (D)などの各演算を実行してPID操作量を算出する
    PID演算部と、前記プロセスからの制御量と制御目標
    値とに基づき、ファジィ演算を実行してファジィ操作量
    を算出するファジィ演算部と、前記プロセスからの制御
    量と制御目標値とに基づき、前記プラントの状態を前向
    き推論し、前記PID操作量か前記ファジィ操作量かの
    いずれの操作量かを判定するプロダクションルール部
    と、前記プロダクションルール部からの推論判定結果に
    基づき、前記判定された操作量を前記プロセスに出力す
    る切換手段と、を備えて成ることを特徴とするプロセス
    制御装置。
JP10744192A 1992-04-27 1992-04-27 プロセス制御装置 Pending JPH05303405A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06148997A (ja) * 1992-11-13 1994-05-27 Canon Inc 画像処理装置
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