JPH06236203A - プロセス制御方法 - Google Patents

プロセス制御方法

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JPH06236203A
JPH06236203A JP2010693A JP2010693A JPH06236203A JP H06236203 A JPH06236203 A JP H06236203A JP 2010693 A JP2010693 A JP 2010693A JP 2010693 A JP2010693 A JP 2010693A JP H06236203 A JPH06236203 A JP H06236203A
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JP
Japan
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error
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Withdrawn
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JP2010693A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Kurokawa
信之 黒川
Masatoshi Eto
正敏 衛藤
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 モデル予測制御を実行する際に、予測値の精
度を向上させる。 【構成】 複数時点の実測値と予測値との間の誤差ε
OLD 、εNEW を用いて将来の予測値の補正量(誤差)ε
をCPU11により予測し、その予測補正量を用いてモ
デル演算式により算出された将来の予測値の補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロセスの状態をシミ
ュレーション(予測)し、そのシミュレーションに基づ
きプロセスを制御するプロセス制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、非線形に変化するプロセスの運転
制御を自動的に行うためにプロセスモデルを用いてシミ
ュレーションを行い、制御内容を決定するプロセス制御
方法が提案されている。このようなプロセス制御方法
は、たとえば、「モデル予測制御」大嶋正裕著 化学工
学会関西支部編 平成元年11月発行、特開平4−20
5604号、特開平4−127205号に記載されてい
る。プロセスモデルを用いたプロセス制御方法を図5を
用いて説明する。たとえば重合プロセスでは操作状態、
一例として熱媒の流量を表す操作量と、制御状態、一例
としてプロセス温度を表す制御量の間には相関関係があ
る。
【0003】この相関関係すなわちプロセスのモデルを
用いれば、現時点t以降の操作量(例えば前記熱媒の流
量)を決めた時、現時点t以降の制御量(例えば前記プ
ロセス温度)を予測できる。また、一般的には、現時点
tの制御量から、最終の制御量目標設定値Rに至るま
で、ある滑らかな軌道(参照軌道と呼ばれる)に沿っ
て、最終的に上記目標設定値Rに到達させるように、操
作量を決める方法が取られる。
【0004】例えば(図4参照)、現時点tの制御量測
定値y(t)を始点として、現時点tから一定時間L後
から区間P(出力・目標値希望一致区間と呼ばれる)の
制御量y(t+L),…,y(t+L+P−1)をプロ
セスのモデルを用いて予測し、その予測値ができるだけ
前記参照軌道と一致するように現時点からある区間Mに
わたる操作量u(t),…,u(t+M−1)を計算
し、計算した上記操作量のu(t)を時点t+1まで実
際にプロセスに出力し続け、時点t+1において制御量
y(t+1)を測定する。
【0005】実際の制御量の値y(t+1)はモデルの
不完全さや外乱のため、時点tで予測した値yP (t+
1)と往々にしてずれる。そこで、時点t+1を現時点
t′とし、制御量測定値y(t′)をあらたな始点とし
て、前記手順を繰り返す方法が取られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記プロセスモデルが
プロセスに完全に一致していれば、そのモデルによって
予測した制御量とプロセスの実際の制御量とは一致す
る。しかし、プロセスモデルがプロセスを完全に表現で
きることは実際には有り得ないことであり、また、プロ
セスには外乱が入り、モデルによって予測した制御量と
実際の制御量とに食い違いが生じることもありうる。
【0007】このようなプロセスモデルとプロセスのず
れや、プロセスに加わる外乱の影響を考慮し、プロセス
モデルによって計算される制御量の値を下記式によって
補正することが行われている。ここで、yP (t+i)
は時刻tで予測する時刻t+i時点の補正後の制御量で
あるy(t+i)は時刻tで予測する時刻t+i時点の
補正前の制御量である。
【0008】
【数1】yP (t+i)=y(t+i)+ε i=L,…L+P−1 ここで、εは補正値、すなわち現時点の誤差であり、下
記式によっている。
【0009】
【数2】ε=y(t)−yM (t) ここで、yM (t)は、補正前の現時点の予測制御量で
ある。
【0010】すなわち、予測を行う現時点の誤差がその
まま将来、同じように発生すると考えて、現時点の誤差
を用いて将来の予測値を補正する。
【0011】しかしながら、プラントに一時的に異常が
生じるとその制御量は参照軌道と大きく離れるので、こ
のとき予測した制御量も大きい誤差を含むことになる。
このため予測値を実測値に対して如何に近づけるかが課
題となっていた。
【0012】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、制御量の予測精度を向上させたプロセス制御方法を
提供することにある。
【0013】しかしながら、プラントに一時的に異常が
生じるとその制御量は参照軌道と大きく離れるので、こ
のとき予測した制御量も大きい誤差を含むことになる。
このため予測値を実測値に対して如何に近づけるかが課
題となっていた。
【0014】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、制御量の予測制度を向上させたプロセス制御方法を
提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、プロセスのモデルを内蔵し、現時
点から最終制御目標値に至るまでの前記プロセスの制御
量の制御目標の軌道となる参照軌道を与え、前記モデル
に基づき予測した制御量が、現時点から将来のある区間
において前記参照軌道に沿って移行するように操作量を
出力するプロセス制御方法において、前記測定制御量が
得られるごとに、その時点に対応する予測の制御量と、
該測定制御量との間の誤差を算出し、現在を含み、過去
に至る複数の前記誤差を用いて以後の予測の制御量に対
する誤差を予測し、該予測の制御量に対する補正量を決
定することを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明では、これまでに得られる複数の時点の
誤差を用いることによりモデル演算式から得られる将来
の予測結果の誤差を予測することになる。また、複数時
点の中に一時的に異常の測定制御量を発生した時点が含
まれていても、将来の予測値の補正において異常制御量
により生じる誤差は他の時点の誤差により平準化され、
異常発生の影響が緩和される。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0018】プロセス制御の説明に先立って、本発明の
プロセス制御方法について図1により説明する。
【0019】本発明では、従来技術で述べた制御量の予
測値の補正に際し、過去の実測値および予測値の間の誤
差を用いて、将来の予測値の補正に用いる補正値を決定
することに特徴がある。本実施例では下記式により将来
の予測値を補正する。
【0020】
【数3】yP (t+i)=y(t+i)+ε ここで、i=L,…,L+P−1
【0021】
【数4】ε=(1−α)・εNOW +α・εOLD ここで、y(t+i)は図1に示すようにモデル演算式
により定まる将来の、特定の時刻の制御量(予測制御量
と略す)であり、補正前の制御量を表す。yP(t+
i)は補正後の予測制御量を表す。εは補正値である。
εNOW は現時点の誤差、εOLD は前時点の誤差である。
αはあらかじめ定められた平準化係数であり、数値0か
ら1の間にある一定値である。本実施例では、図1のた
とえば時刻tで時刻t+iの制御量yP (t+i)の予
測を行う場合、時刻tの実測値y(t)と、モデル演算
式から算出された時系列的な予測値により形成される軌
道上の、時刻tの値yM (t)との間の誤差、すなわ
ち、補正量εNOW が算出される。また、前回、時刻t−
1において用いられた補正量εOLD と、今回の補正量ε
NOW とを用いて数4式により時刻t+iで用いる補正量
εが決定される。
【0022】本発明のプロセス制御方法を適用したプロ
セス制御装置の回路構成を図2に示す。
【0023】図2において以下の構成部が共通バスに接
続されている。
【0024】中央演算処理装置(CPU)11:ROM
13に格納されたシステムプログラムに基づきプラント
20の操作量を決定する。また、システム全体の動作制
御を実行する。後述するがCPU11が予測制御量の補
正のための演算処理を行う。
【0025】キーボード12:CPU11に対する動作
指示を入力する。
【0026】リードオンリーメモリー(ROM)13:
CPU11が実行する処理手順を規定したシステムプロ
グラムを格納する。
【0027】ランダムアクセスメモリ(RAM)14:
CPU11に対する入出力データを一時格納する。
【0028】表示装置15:キーボードからの入力情報
やCPU11の演算結果をCPU11の制御の下に表示
する。
【0029】入出力インターフェース(I/O)16:
CPU11とプラント20の間で信号の転送を行う。プ
ラント20からは制御量の測定信号(測定制御量)を受
信し、プラント20に対して、操作量指示信号を送信す
る。
【0030】フロッピーディスク記憶装置(FDD)1
7:フロッピーディスク(FD)17Aに対してプラン
ト測定結果を記憶する。
【0031】このような回路構成のプロセス制御動作を
図3を用いて説明する。図3はCPU11が実行するシ
ステムプログラムの処理手順を示し。プログラム言語形
態で予めROM13に格納されている。この処理手順は
一定時間毎に割り込み処理でCPU11において実行さ
れる。
【0032】時刻tで図3の制御手順が起動されるとC
PU11はI/O16を介して制御量測定値CCNを入力
し、RAM14に一時記憶すると共に、FD17Aにも
制御量測定値を保存記憶する(S10)。次にCPU1
1は予め定められているモデル演算式により時刻t+i
の制御量の値y(t+i)を算出する(S20)。算出
結果は以後の演算のためにRAM14に保存される。
【0033】CPU11は、RAM14に格納された、
現時点tに対応の予測値yM (t)(図1参照)と、今
回の実測値y(t)から時刻tの補正値εNOW を算出す
る。算出結果は、次回の演算のためにRAM14に保存
される。また、CPU11は前回の時刻t−1でεNOW
として算出された補正値をRAM14から読み出す。読
み出された補正値が数4式のεOLD として用いられる。
このようにして、εNOW 、εOLD の値を決定すると、C
PU11は数4式により時刻t+iでの補正値εを決定
する(S30)。
【0034】決定された補正値εと、S20で算出され
た補正前の予測値y(t+i)を用いて数3式により時
刻t+iでの補正後の予測値yP (t+i)が算出さ
れ、RAM14に記憶される(S40)。
【0035】このようにして求められた予測値を用いて
従来と同様の演算処理により以後の操作量が決定され、
I/O16を介してプラント20に転送される(S6
0、S60)。以後、上述の処理手順が一定時間毎に繰
り返し実行される。
【0036】以上、述べたように、予測値の補正に用い
る補正値を現時点(時刻t)の補正値と前時点の補正値
とを用いて、将来の予測値の補正量を決定するので、次
のような利点がある。すなわち、プラントがハンチング
を起こして制御量測定値が参照軌道に添って揺れるよう
に変動する場合でも、予測値の補正量が平準化される。
また、プラントに異常が発生し、制御量測定値が参照軌
道に対して大きく離れた場合でも、従来のようにその時
の誤差が将来の予測値の補正量としてそのまま用いられ
ることがない。予測値の補正に用いる補正量は前時点の
誤差の影響を受けて現時点の誤差より小さくなる。した
がって、予測値の精度が向上する。
【0037】本実施例の他に次の例を実施できる。
【0038】1)本実施例では将来の予測値の補正に用
いる補正量は現時点と前時点の2つの補正量から予測し
ているが、現時点を含み3つ以上の時点の補正量を予測
に用いることもできる。この場合は、補正量算出式は以
下の通りとなる。
【0039】
【数5】ε=α1ε1+α2ε2・・・・αnεn ここでε1は予測値軌道上の現時点の値と実測値との間
の誤差、ε2〜εnは前の複数時点の誤差である。α1
〜αnはε1〜εnに対して予め割り当てた重み係数で
ある。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数時点の誤差を用いて以後の予測値に対する制御量の
補正を行うので、補正量が平準化され、実際のプラント
に異常が生じてもその影響が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の補正方法を示す説明図である。
【図2】本発明実施例の具体的な回路構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】図2のCPU11が実行する処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図4】制御量の予測軌道の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
11 CPU 12 キーボード 13 ROM 14 RAM 15 表示装置 16 I/O 20 プラント

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセスのモデルを内蔵し、現時点から
    最終制御目標値に至るまでの前記プロセスの制御量の制
    御目標の軌道となる参照軌道を与え、前記モデルに基づ
    き予測した制御量が、現時点から将来のある区間におい
    て前記参照軌道に沿って移行するように操作量を出力す
    るプロセス制御方法において、 前記測定制御量が得られるごとに、その時点に対応する
    予測の制御量と、該測定制御量との間の誤差を算出し、 現在を含み、過去に至る複数の前記誤差を用いて以後の
    予測の制御量に対する誤差を予測し、該予測の制御量に
    対する補正量を決定することを特徴とするプロセス制御
    方法。
JP2010693A 1993-02-08 1993-02-08 プロセス制御方法 Withdrawn JPH06236203A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2010693A JPH06236203A (ja) 1993-02-08 1993-02-08 プロセス制御方法

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JP2010693A JPH06236203A (ja) 1993-02-08 1993-02-08 プロセス制御方法

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JP (1) JPH06236203A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016053953A (ja) * 2014-08-21 2016-04-14 アルストム テクノロジー リミテッドALSTOM Technology Ltd プラントの少なくとも1つの動作パラメータを制御するための装置及び方法
WO2019082702A1 (ja) * 2017-10-25 2019-05-02 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 抽気装置の制御装置及び制御方法
JP2020021411A (ja) * 2018-08-03 2020-02-06 富士電機株式会社 制御装置、制御方法及びプログラム

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Effective date: 20000509