JPH06175736A - pH制御方法及びその装置 - Google Patents

pH制御方法及びその装置

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JPH06175736A
JPH06175736A JP32829892A JP32829892A JPH06175736A JP H06175736 A JPH06175736 A JP H06175736A JP 32829892 A JP32829892 A JP 32829892A JP 32829892 A JP32829892 A JP 32829892A JP H06175736 A JPH06175736 A JP H06175736A
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JP
Japan
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value
control
dph
δph
patterns
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JP32829892A
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English (en)
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Takashi Iwamura
尚 岩村
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御結果が好ましくない場合における制御規
則の再設定を簡単に行うことができ、かつ、おおまかな
制御を細かい制御に簡単に変更することができるpH制
御方法及びその装置を提供することを目的としている。 【構成】 制御用コンピュータ5はpH値を検出し、該
pH値の設定値との偏差値△pH及び該pH値の変化速
度dpHを演算する。パターンマッチング用コンピュー
タ6は該偏差値△pH及び該変化速度dpH各々の適合
度を算出するパターンマッチングを施し、該パターンマ
ッチングの結果に基づいて該複数のパターンの加重平均
をとり、当該加重平均値をバルブ開度値s4とする。そ
のため、このようにして得られたバルブ開度値s4に従
って、pH制御装置のコントロールバルブ3の開度制御
がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファジィ推論が施され
るpH制御方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プロセス制御において用いられる
制御理論は、PID制御といったいわゆる古典制御が主
流である。しかし、このような古典制御では、プロセス
の変更があった場合、各パラメータは、その都度変更さ
れねばならず、その決定は困難である。また、プロセス
が未知の場合、PID制御は行えないといった状況があ
った。
【0003】そこで、全く新しい制御方法として、ファ
ジイ制御が発明された。この制御方法は、周知のよう
に、通常3〜7段階にグレード分けされたメンバシップ
関数(図4参照)と、制御規則を記述したルールとから
構成されており、該ルールを熟練者の経験、過去のデー
タあるいは実験の結果等に基づいて決めるようになって
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のファジイ制御にあっては、設定したメンバシップ関
数とルールによる制御結果が好ましくない場合、メンバ
シップ関数とルールを設定し直さなければならず、この
再設定に手間と時間がかかる問題があった。また、制御
の過程において、ある部分はおおまかな制御でよいが、
ある部分は細かい制御を行いたいという場合がある。こ
のような場合に、従来のファジイ制御では対応できない
な場合があった。
【0005】この発明は上述した事情を考慮してなされ
たもので、制御結果が好ましくない場合における制御規
則の再設定を簡単に行うことができ、かつ、おおまかな
制御から細かい制御までレンジの変更等なしに制御でき
るpH制御方法及びその装置を提供することを目的とし
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1に記載の発明にあっては、pHセンサを具備
する滴定用ベッセル(1)を備え、該滴定用ベッセル内
の反応液(1b)のpH値に応じて、滴定液(2)をコ
ントロールバルブ(3)を介して該滴定用ベッセルに供
給し、該コントロールバルブの開度を調節しながら該反
応液のpH値を調節するようにしたpH制御装置の制御
方法において、前記ベッセル内のpH値を検出し、該p
H値の設定値との偏差値△pH及び該pH値の変化速度
dpHを演算する第1の工程と、前記偏差値△pHの1
つのファジィ集合と前記変化速度dpHの1つのファジ
ィ集合とバルブ開度を1パターンとし、このようなパタ
ーンが複数記憶された記憶手段から、各パターンを順次
読み出し、該複数のパターンの各々に対する該偏差値△
pH及び該変化速度dpHの適合度を算出するパターン
マッチングを施し、該パターンマッチングの結果に基づ
いて該複数のパターンの加重平均をとり、当該加重平均
値を前記バルブ開度出力値とする第2の工程とを具備す
ることを特徴とする。
【0007】また、請求項2に記載の発明にあっては、
pHセンサを具備する滴定用ベッセル(1)を備え、該
滴定用ベッセル内の反応液(1b)のpH値に応じて、
滴定液(2)をコントロールバルブ(3)を介して滴定
用ベッセルに供給し、該コントロールバルブの開度を調
節しながら該反応液のpH値を調節するようにしたpH
制御装置において、前記ベッセル内の反応液のpH値を
検出し、該pH値の設定値との偏差値△pH及び該pH
値の変化速度dpHを演算する第1の演算手段(5)
と、前記偏差値△pHの1つのファジィ集合と前記変化
速度dpHの1つのファジィ集合とバルブ開度を1パタ
ーンとし、このようなパターンが複数記憶された記憶手
段(6)と、該複数のパターンの各々に対する該偏差値
△pH及び該変化速度dpHの適合度を算出するパター
ンマッチングを施し、該パターンマッチングの結果に基
づいて該複数のパターンの加重平均をとり、当該加重平
均値を前記バルブ開度出力値とする第2の演算手段
(6)とを具備することを特徴とする。
【0008】
【作用】上記構成をとったため、請求項1に記載の発明
によれば、第1の工程において、前記ベッセル内のpH
値を検出し、該pH値の設定値との偏差値△pH及び該
pH値の変化速度dpHを演算する。第2の工程におい
て、前記偏差値△pHの1つのファジィ集合と前記変化
速度dpHの1つのファジィ集合とバルブ開度を1パタ
ーンとし、このようなパターンが複数記憶された記憶手
段から、各パターンを順次読み出し、該複数のパターン
の各々に対する該偏差値△pH及び該変化速度dpHの
適合度を算出するパターンマッチングを施し、該パター
ンマッチングの結果に基づいて該複数のパターンの加重
平均をとり、当該加重平均値を前記バルブ開度出力値と
する。このようにして得られた前記バルブ開度出力値に
従って、pH制御装置のコントロールバルブの開度制御
がなされる。
【0009】また、請求項2に記載の発明によれば、第
1の演算手段は、前記ベッセル内の反応液のpH値を検
出し、該pH値の設定値との偏差値△pH及び該pH値
の変化速度dpHを演算する。第2の演算手段は、前記
偏差値△pHの1つのファジィ集合と前記変化速度dp
Hの1つのファジィ集合とバルブ開度を1パターンと
し、このようなパターンが複数記憶された記憶手段と、
該複数のパターンの各々に対する該偏差値△pH及び該
変化速度dpHの適合度を算出するパターンマッチング
を施し、該パターンマッチングの結果に基づいて該複数
のパターンの加重平均をとり、当該加重平均値を前記バ
ルブ開度出力値とする。このようにして得られた前記バ
ルブ開度出力値に従って、pH制御装置のコントロール
バルブの開度制御がなされる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。
【0011】A:実施例の構成 図1は、本実施例の構成を示す図である。この図におい
て、3はコントロールバルブであり後述する制御用コン
ピュータ5から供給されるバルブ開度信号s5に応じて
バルブの開度を調節して滴定用ベッセル1に供給する滴
定液2の量を調節する。滴定用ベッセル1は、その中で
コントロールバルブ3を介して供給される滴定液2によ
り滴定反応が行われる。1aは攪拌用ファンであり、滴
定用ベッセル1内部の中央部付近に設けられて反応液1
bを攪拌し、当該反応液1b全体のpH値を均一に保
つ。
【0012】4はpHセンサであり、反応液1bのpH
値を検出し、当該pH値を4〜20mAのアナログ電流
値を有する信号s1として制御用コンピュータ5に出力
する(図2の処理21参照)。
【0013】制御用コンピュータ5は反応液1bのpH
値を示す信号s1に基づいて当該信号s1をpH0〜p
H14のいずれかの値にスケール変換(図2の処理21
参照)し、当該処理の後、このようにスケール変換され
て得られるスケール値(pH0〜pH14)から、設定
値との偏差を示す値(△pH)及び前記信号s1の1秒
あたりの変化量を示す値(dpH)を算出(図2の処理
22及び処理23参照)する。そして、当該値(△p
H)及びdpHを各々偏差値△pH及び変化速度dpH
としてパターンマッチング用コンピュータ6に出力す
る。
【0014】また、制御用コンピュータ5はパターンマ
ッチング用コンピュータ6から供給されるバルブ開度値
s4(後述する)を電圧信号に変換し、当該電圧信号を
バルブ開度信号s5として、コントロールバルブ3に供
給する(図2の処理25参照)。
【0015】このパターンマッチング用コンピュータ6
は偏差値△pH及び変化速度dpHに基づいて、ファジ
ィ推論に含まれるパターンマッチング処理(図2の処理
24参照)を行い、当該パターンマッチング処理によっ
て、バルブ開度値s4を演算して制御用コンピュータ5
に出力する。
【0016】ここで、図2及び図3を参照して、パター
ンマッチング用コンピュータ6によるパターンマッチン
グ処理について説明する。この説明のため滴定用ベッセ
ル1の反応液のpH設定値(コントロールバルブ3の開
閉による反応液の目標値)をvpHとする。
【0017】図3(a)はパターン1を示す図である。
この図において、左側の図は偏差値△pHに対する適合
度μを表し、該偏差値△pHは横軸に、該適合度μは縦
軸に取られている。次に、中央の図は、変化速度dpH
に対する適合度μを表し、該偏差値△pHは横軸に、該
適合度μは縦軸に取られている。また、右側の数字は、
バルブ開度を示している。このように、1つのパターン
は3つの要素によって構成されている。また、各要素は
それぞれ熟練者の経験等に基づいて決められている。
【0018】次に、図3(b)はパターン2を示す図で
あり、パターンマッチング用コンピュータ6には、この
ようなパターンがn個(n:整数)記憶されている。
【0019】ここで、制御用コンピュータ5からパター
ンマッチング用コンピュータ6に供給される偏差値及び
変化速度が各々、偏差値△pH=2.0,変化速度dp
H=0.5であったとする。この場合、パターン1にお
ける偏差値△pHの適合度は図3(a)より、0.8、
変化速度dpHの適合度は0.7となる。この時、パタ
ーン1の適合度は、「0.8×0.7=0.56」とな
る。同様に、パターン2における偏差値△pHの適合度
は図3(b)より、1.0、変化速度dpHの適合度は
0.3となり、パターン2の適合度は、「1.0×0.
3=0.3」となる。以下、パターン3、4・・・nに
ついても同様にして適合度が求められる。
【0020】次に、コンピュータ6は、各パターンにつ
いてバルブ開度と適合度とを乗算し、各乗算結果を加算
し、この加算結果を、各パターンについての適合度の和
で除算する。すなわち、「(0.56×0.8+0.3
×0.5)/(0.56+0.3……)」なる演算を行
う。そして、この演算結果をバルブ開度s4として、制
御用コンピュータ5へ出力する。
【0021】制御用コンピュータ5は前記バルブ開度値
s4を電圧信号に変換して当該電圧信号をバルブ開度信
号s5として、コントロールバルブ3に出力する。コン
トロールバルブ3は、このバルブ開度信号s5に応じ
て、バルブの開閉の調整を行う。
【0022】C:実施例の効果 本実施例において、従来のようなグレード分けされたメ
ンバーシップ関数を使用していないため、パターンの追
加、変更、削除が容易になり、これにより、高度な自動
化が実現可能になる。従って、コントロールバルブ3の
開閉度を最適な値に保持することが可能になり、反応液
の反応速度を向上させることができる。そのため、滴定
時間を短縮することができるという効果がある。
【0023】なお、本実施例においては、コントロール
バルブ3の開閉を制御するようにしたが、滴定液2の滴
定量を制御するようにしてもよい、この場合にはコント
ロールバルブ3に代えて、当該滴定量を制御するもので
あれば、どのようなものを使用しても良い。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ベッセル内のpH値を検出し、該pH値の設定値と
の偏差値△pH及び該pH値の変化速度dpHを演算す
る第1の工程と、前記偏差値△pHの1つのファジィ集
合と前記変化速度dpHの1つのファジィ集合とバルブ
開度を1パターンとし、このようなパターンが複数記憶
された記憶手段から、各パターンを順次読み出し、該複
数のパターンの各々に対する該偏差値△pH及び該変化
速度dpHの適合度を算出するパターンマッチングを施
し、該パターンマッチングの結果に基づいて該複数のパ
ターンの加重平均をとり、当該加重平均値を前記バルブ
開度出力値とする第2の工程とを設けたので制御結果が
好ましくない場合における制御規則の再設定を簡単に行
うことができ、かつ、おおまかな制御から細かい制御ま
でレンジの変更等なしに制御できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるpH制御装置の構成
を示す図である。
【図2】本発明の一実施例におけるpH制御装置の処理
フローを示す図である。
【図3】本発明の一実施例におけるパターンを示す図で
ある。
【図4】従来のメンバーシップ関数を示す図である。
【符号の説明】
1 滴定用ベッセル 1a 攪拌用ファン 1b 反応液 2 滴定液 3 コントロールバルブ 4 pHセンサ 5 制御用コンピュータ(第1の演算手段) 6 パターンマッチング用コンピュータ(第2の演算手
段、記憶手段) △pH 偏差値 dpH 変化量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pHセンサを具備する滴定用ベッセル
    (1)を備え、該滴定用ベッセル内の反応液(1b)の
    pH値に応じて、滴定液(2)をコントロールバルブ
    (3)を介して該滴定用ベッセルに供給し、該コントロ
    ールバルブの開度を調節しながら該反応液のpH値を調
    節するようにしたpH制御装置の制御方法において、 前記ベッセル内のpH値を検出し、該pH値の設定値と
    の偏差値△pH及び該pH値の変化速度dpHを演算す
    る第1の工程と、 前記偏差値△pHの1つのファジィ集合と前記変化速度
    dpHの1つのファジィ集合とバルブ開度を1パターン
    とし、このようなパターンが複数記憶された記憶手段か
    ら、各パターンを順次読み出し、該複数のパターンの各
    々に対する該偏差値△pH及び該変化速度dpHの適合
    度を算出するパターンマッチングを施し、該パターンマ
    ッチングの結果に基づいて該複数のパターンの加重平均
    をとり、当該加重平均値を前記バルブ開度出力値とする
    第2の工程と、 を具備することを特徴とするpH制御方法。
  2. 【請求項2】 pHセンサを具備する滴定用ベッセル
    (1)を備え、該滴定用ベッセル内の反応液(1b)の
    pH値に応じて、滴定液(2)をコントロールバルブ
    (3)を介して滴定用ベッセルに供給し、該コントロー
    ルバルブの開度を調節しながら該反応液のpH値を調節
    するようにしたpH制御装置において、 前記ベッセル内の反応液のpH値を検出し、該pH値の
    設定値との偏差値△pH及び該pH値の変化速度dpH
    を演算する第1の演算手段(5)と、 前記偏差値△pHの1つのファジィ集合と前記変化速度
    dpHの1つのファジィ集合とバルブ開度を1パターン
    とし、このようなパターンが複数記憶された記憶手段
    (6)と、 該複数のパターンの各々に対する該偏差値△pH及び該
    変化速度dpHの適合度を算出するパターンマッチング
    を施し、該パターンマッチングの結果に基づいて該複数
    のパターンの加重平均をとり、当該加重平均値を前記バ
    ルブ開度出力値とする第2の演算手段(6)と、 を具備することを特徴とするpH制御装置。
JP32829892A 1992-12-08 1992-12-08 pH制御方法及びその装置 Withdrawn JPH06175736A (ja)

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