JPH09134203A - 分布制御装置 - Google Patents
分布制御装置Info
- Publication number
- JPH09134203A JPH09134203A JP29412095A JP29412095A JPH09134203A JP H09134203 A JPH09134203 A JP H09134203A JP 29412095 A JP29412095 A JP 29412095A JP 29412095 A JP29412095 A JP 29412095A JP H09134203 A JPH09134203 A JP H09134203A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複数のプロセスの各状態量の変動を均等化し、
同時に制御性能を向上する。 【解決手段】ＰＩＤ制御の運転状態で各プロセス１ａ〜
１ｃの状態量の整定状態と既知外乱（ｄ）を対応させた
関数発生器１２〜１４をそれぞれに設け、その関数発生
器１２〜１４の出力を目標値として、各状態量状態量
（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3 ）６との偏差を微分器４９，
５０，５１で微分して乗算器２０，３３，３８で２乗し
た後、積分器２１，３４，３９で積分した値を３種類求
める。そして、各積分値をそれらの積分値の総和で割算
した値によりゲインの配分を決める。このゲインの配分
値を決めた後、各状態量と目標値の偏差の値にゲインの
配分値を掛けて得られる値をすべて加算した値に更に係
数器でゲインを掛ける。そして、その値とＰＩＤ調節器
１０の出力と加算して得られる値を操作量（ｕ）とす
る。
同時に制御性能を向上する。 【解決手段】ＰＩＤ制御の運転状態で各プロセス１ａ〜
１ｃの状態量の整定状態と既知外乱（ｄ）を対応させた
関数発生器１２〜１４をそれぞれに設け、その関数発生
器１２〜１４の出力を目標値として、各状態量状態量
（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3 ）６との偏差を微分器４９，
５０，５１で微分して乗算器２０，３３，３８で２乗し
た後、積分器２１，３４，３９で積分した値を３種類求
める。そして、各積分値をそれらの積分値の総和で割算
した値によりゲインの配分を決める。このゲインの配分
値を決めた後、各状態量と目標値の偏差の値にゲインの
配分値を掛けて得られる値をすべて加算した値に更に係
数器でゲインを掛ける。そして、その値とＰＩＤ調節器
１０の出力と加算して得られる値を操作量（ｕ）とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス等に適用
される分布制御装置に関する。
される分布制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プロセス等に適用される従来の分布制御
装置は、図３に示すように構成されている。図３は、複
数例えば３台のプロセス１ａ〜１ｃから構成されている
場合を例として示しているが、２台以上であれば何台で
もよい。プロセス１ａ〜１ｃは、既知外乱（ｄ）２と操
作量（ｕ）３が入力され、状態量（ｘ1 ）４、状態量
（ｘ2 ）５および状態量（ｘ3 ）６を出力する。
装置は、図３に示すように構成されている。図３は、複
数例えば３台のプロセス１ａ〜１ｃから構成されている
場合を例として示しているが、２台以上であれば何台で
もよい。プロセス１ａ〜１ｃは、既知外乱（ｄ）２と操
作量（ｕ）３が入力され、状態量（ｘ1 ）４、状態量
（ｘ2 ）５および状態量（ｘ3 ）６を出力する。
【０００３】ここで、状態量（ｘ3 ）６は制御量にな
り、制御量は設定値７の出力８に追従させる必要がある
ため、減算器９で設定値７の出力８と状態量（ｘ3 ）６
を比較し、ＰＩＤ調節器１０で、制御偏差（ｅ）１１を
小さくできる操作量（ｕ）３が決まる。
り、制御量は設定値７の出力８に追従させる必要がある
ため、減算器９で設定値７の出力８と状態量（ｘ3 ）６
を比較し、ＰＩＤ調節器１０で、制御偏差（ｅ）１１を
小さくできる操作量（ｕ）３が決まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の分布制御装
置では、状態量（ｘ3 ）６に着目した制御が行なわれる
ため、上流の状態量（ｘ1 ）４および状態量（ｘ2 ）５
の変動が大きくなり、場合によっては危険な状態におち
いることがある。
置では、状態量（ｘ3 ）６に着目した制御が行なわれる
ため、上流の状態量（ｘ1 ）４および状態量（ｘ2 ）５
の変動が大きくなり、場合によっては危険な状態におち
いることがある。
【０００５】また、状態量（ｘ1 ）４、状態量（ｘ2 ）
５および状態量（ｘ3 ）６の変動幅（偏差）をほぼ均等
になるようにＰＩＤ調節器１０のパラメータを調整する
と、状態量（ｘ3 ）の制御性能が劣化するという問題が
ある。
５および状態量（ｘ3 ）６の変動幅（偏差）をほぼ均等
になるようにＰＩＤ調節器１０のパラメータを調整する
と、状態量（ｘ3 ）の制御性能が劣化するという問題が
ある。
【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、複数のプロセスの各状態量の変動を均等化
でき、同時に制御性能を向上し得る分布制御装置を提供
することを目的とする。
れたもので、複数のプロセスの各状態量の変動を均等化
でき、同時に制御性能を向上し得る分布制御装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る分布制御装
置は、複数のプロセスのうちの最後のプロセスにおける
制御量と所定の設定値との偏差を基に前記各プロセスへ
の操作量を演算するＰＩＤ制御器を備えた分布制御装置
において、既知外乱の値を基に前記各プロセスの状態量
を各目標値を出力する関数発生器と、前記各プロセスの
所望の時点における各状態量と対応する前記各目標値と
の偏差を求める演算器と、この演算器で求められた各偏
差をそれぞれ微分する微分器と、この微分器の各出力を
それぞれ自乗する乗算器と、この乗算器の各出力を積分
する積分器と、この積分器のすべての出力の総和に対す
る前記積分器の各出力値をそれぞれ前記各プロセスにお
けるゲインとして求め、対応する前記各偏差と乗算演算
をする第１のゲイン乗算器と、この第１のゲイン乗算器
のすべての出力を加算する第１の加算器と、この第１の
加算器の出力に前記複数のプロセスすべてに係るゲイン
を乗算演算する第２のゲイン乗算器と、前記ＰＩＤ制御
器の出力に前記第２のゲイン乗算器の出力を加える第２
の加算器とを備えたことを特徴とする。
置は、複数のプロセスのうちの最後のプロセスにおける
制御量と所定の設定値との偏差を基に前記各プロセスへ
の操作量を演算するＰＩＤ制御器を備えた分布制御装置
において、既知外乱の値を基に前記各プロセスの状態量
を各目標値を出力する関数発生器と、前記各プロセスの
所望の時点における各状態量と対応する前記各目標値と
の偏差を求める演算器と、この演算器で求められた各偏
差をそれぞれ微分する微分器と、この微分器の各出力を
それぞれ自乗する乗算器と、この乗算器の各出力を積分
する積分器と、この積分器のすべての出力の総和に対す
る前記積分器の各出力値をそれぞれ前記各プロセスにお
けるゲインとして求め、対応する前記各偏差と乗算演算
をする第１のゲイン乗算器と、この第１のゲイン乗算器
のすべての出力を加算する第１の加算器と、この第１の
加算器の出力に前記複数のプロセスすべてに係るゲイン
を乗算演算する第２のゲイン乗算器と、前記ＰＩＤ制御
器の出力に前記第２のゲイン乗算器の出力を加える第２
の加算器とを備えたことを特徴とする。
【０００８】（作用）ＰＩＤ制御の運転状態で各プロセ
スの状態量の整定状態と既知外乱（ｄ）を対応させた関
数発生器をそれぞれに設けて、その関数発生器の出力を
目標値として、各状態量との偏差を微分して２乗した
後、積分した値を３種類求める。そして、各積分値をそ
れらの積分値の総和で割算した値によりゲインの配分を
決める。このゲインの配分値を決めた後、各状態量と目
標値の偏差の値にゲインの配分値を掛けて得られる値を
すべて加算した値に更にゲインを掛ける。そして、その
値とＰＩＤ調節器の出力と加算して得られる値を操作量
（ｕ）とする。その結果、各状態量の変動幅が均等化さ
れ、かつ制御性能が向上する。
スの状態量の整定状態と既知外乱（ｄ）を対応させた関
数発生器をそれぞれに設けて、その関数発生器の出力を
目標値として、各状態量との偏差を微分して２乗した
後、積分した値を３種類求める。そして、各積分値をそ
れらの積分値の総和で割算した値によりゲインの配分を
決める。このゲインの配分値を決めた後、各状態量と目
標値の偏差の値にゲインの配分値を掛けて得られる値を
すべて加算した値に更にゲインを掛ける。そして、その
値とＰＩＤ調節器の出力と加算して得られる値を操作量
（ｕ）とする。その結果、各状態量の変動幅が均等化さ
れ、かつ制御性能が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。本発明の一実施形態に係る分布制
御装置の構成を図１、図２にブロック線図で示す。ここ
では、従来装置と異なる点を説明する。
実施形態を説明する。本発明の一実施形態に係る分布制
御装置の構成を図１、図２にブロック線図で示す。ここ
では、従来装置と異なる点を説明する。
【００１０】図１に示すように既知外乱（ｄ）２は、関
数発生器１２，１３，１４に入力され、関数発生器１２
の出力はプロセス１の状態量（ｘ1 ）４の目標値（ｘ1
r）１５、関数発生器１３の出力はプロセス２の状態量
（ｘ2 ）５の目標値（ｘ2r）１６ならびに関数発生器１
４の出力はプロセス３の状態量（ｘ3 ）６の目標値（ｘ
3r）１７になる。ここで、各関数発生器１２〜１４は既
知外乱（ｄ）２に対するプロセス１の整定状態における
状態量を設定する。実質的には既知外乱（ｄ）２を数点
選び、その状態値を内挿することで既知外乱（ｄ）２の
すべてをカバーさせる。
数発生器１２，１３，１４に入力され、関数発生器１２
の出力はプロセス１の状態量（ｘ1 ）４の目標値（ｘ1
r）１５、関数発生器１３の出力はプロセス２の状態量
（ｘ2 ）５の目標値（ｘ2r）１６ならびに関数発生器１
４の出力はプロセス３の状態量（ｘ3 ）６の目標値（ｘ
3r）１７になる。ここで、各関数発生器１２〜１４は既
知外乱（ｄ）２に対するプロセス１の整定状態における
状態量を設定する。実質的には既知外乱（ｄ）２を数点
選び、その状態値を内挿することで既知外乱（ｄ）２の
すべてをカバーさせる。
【００１１】上記目標値（ｘ1r）１５と状態量（ｘ1 ）
４を減算器１８で減算して偏差（ｅ1 ）１９を得る。こ
の偏差（ｅ1 ）１９は微分器４９を介して乗算器２０で
自乗されて、積分器２１に入力される。積分器２１の出
力（Ｊ1 ）２２は加算器２３に入力されると共に除算器
２４の分子に入力される。そして、加算器２３の出力
（Ｊ）は除算器２４，２５，２６のそれぞれの分母に入
力される。除算器２４の出力が偏差（ｅ1 ）１９をフィ
ードバックする際のゲイン（η1 ）２７となる。なお、
積分器２１の初期値は零とし、積分の時間区間はプロセ
スの整定時間程度とする。
４を減算器１８で減算して偏差（ｅ1 ）１９を得る。こ
の偏差（ｅ1 ）１９は微分器４９を介して乗算器２０で
自乗されて、積分器２１に入力される。積分器２１の出
力（Ｊ1 ）２２は加算器２３に入力されると共に除算器
２４の分子に入力される。そして、加算器２３の出力
（Ｊ）は除算器２４，２５，２６のそれぞれの分母に入
力される。除算器２４の出力が偏差（ｅ1 ）１９をフィ
ードバックする際のゲイン（η1 ）２７となる。なお、
積分器２１の初期値は零とし、積分の時間区間はプロセ
スの整定時間程度とする。
【００１２】同様にして、偏差（ｅ2 ）２８および偏差
（ｅ3 ）２９のフィードバックゲイン（η2 ）３０と
（η3 ）３１を算出する手順を以下に述べる。目標値
（ｘ2r）１６と状態量（ｘ2 ）５を減算器３２で偏差
（ｅ2 ）２８を得る。偏差（ｅ2 ）２８は微分器５０を
介して乗算器３３で自乗されて、積分器３４に入力され
る。積分器３４の出力（Ｊ2 ）３５は加算器３６に入力
されると共に除算器２５の分子に入力される。加算器３
６の出力は加算器２３に入力される。除算器２５の出力
がゲイン（η2 ）３０となる。
（ｅ3 ）２９のフィードバックゲイン（η2 ）３０と
（η3 ）３１を算出する手順を以下に述べる。目標値
（ｘ2r）１６と状態量（ｘ2 ）５を減算器３２で偏差
（ｅ2 ）２８を得る。偏差（ｅ2 ）２８は微分器５０を
介して乗算器３３で自乗されて、積分器３４に入力され
る。積分器３４の出力（Ｊ2 ）３５は加算器３６に入力
されると共に除算器２５の分子に入力される。加算器３
６の出力は加算器２３に入力される。除算器２５の出力
がゲイン（η2 ）３０となる。
【００１３】目標値（ｘ3r）１７と状態量（ｘ3 ）６を
減算器３７で減算して偏差（ｅ3 ）２９を得る。偏差
（ｅ3 ）２９は微分器５１を介して乗算器３８で自乗さ
れて、積分器３９に入力される。積分器３９の出力（Ｊ
3 ）４０は加算器３６に入力されると共に除算器２６の
分子に入力される。そして、除算器２６の出力がゲイン
（η3 ）３１となる。
減算器３７で減算して偏差（ｅ3 ）２９を得る。偏差
（ｅ3 ）２９は微分器５１を介して乗算器３８で自乗さ
れて、積分器３９に入力される。積分器３９の出力（Ｊ
3 ）４０は加算器３６に入力されると共に除算器２６の
分子に入力される。そして、除算器２６の出力がゲイン
（η3 ）３１となる。
【００１４】以上でゲインη1 〜η3 を求める回路の説
明をしたが、これらの使い方は以下の通りである。既知
外乱（ｄ）２としては、例えば負荷信号がある。この負
荷信号を増減させることにより状態量を変動させる。そ
の結果、得られたゲインη1 〜η3 の整定値をフィード
バック制御のためのゲインとして採用する。なお、フィ
ードバック制御の回路説明を図２で行なう。但し、図１
と同一の回路については同一番号を付して詳細な説明は
省略する。
明をしたが、これらの使い方は以下の通りである。既知
外乱（ｄ）２としては、例えば負荷信号がある。この負
荷信号を増減させることにより状態量を変動させる。そ
の結果、得られたゲインη1 〜η3 の整定値をフィード
バック制御のためのゲインとして採用する。なお、フィ
ードバック制御の回路説明を図２で行なう。但し、図１
と同一の回路については同一番号を付して詳細な説明は
省略する。
【００１５】減算器１８で求めた偏差（ｅ1 ）１９は、
係数器４１（η1 の値が設定された）を介して加算器４
２に入力される。減算器３２で求めた偏差（ｅ2 ）２８
は、係数器４３（η2 の値が設定された）を介して加算
器４４に入力される。減算器３７で求めた偏差（ｅ3 ）
２９は、係数器４５（η3 の値が設定された）に入力さ
れ、その出力が加算器４４に入力される。この加算器４
４の出力は、加算器４２に入力される。加算器４２の出
力は係数器４６に入力され、その出力は加算器４８に供
給され、ＰＩＤ調節器１０の出力と加算されて操作量
（ｕ）３になる。
係数器４１（η1 の値が設定された）を介して加算器４
２に入力される。減算器３２で求めた偏差（ｅ2 ）２８
は、係数器４３（η2 の値が設定された）を介して加算
器４４に入力される。減算器３７で求めた偏差（ｅ3 ）
２９は、係数器４５（η3 の値が設定された）に入力さ
れ、その出力が加算器４４に入力される。この加算器４
４の出力は、加算器４２に入力される。加算器４２の出
力は係数器４６に入力され、その出力は加算器４８に供
給され、ＰＩＤ調節器１０の出力と加算されて操作量
（ｕ）３になる。
【００１６】上記のようにプロセス１ａ〜１ｃの状態量
（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3 ）６のすべてに目標値を設定
して、それとの偏差をすべてフィードバックさせること
により、上流の状態量（ｘ1 ）４および状態量（ｘ2 ）
５の変動を抑え、かつ制御量である状態量（ｘ3 ）６の
変動を抑える。そのときのフィードバックゲインの分配
は運転時の観測データにより決められる。具体的には、
各偏差を微分して２乗した値を積分して得られた値でゲ
インの配分を行ない、状態量（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3
）６の変動幅の均等化を図っている。ここで、各偏差
を微分して２乗した値を積分するようにしたのは、各偏
差に定常偏差が生じた場合のゲインの配分計算の精度を
向上させるためである。
（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3 ）６のすべてに目標値を設定
して、それとの偏差をすべてフィードバックさせること
により、上流の状態量（ｘ1 ）４および状態量（ｘ2 ）
５の変動を抑え、かつ制御量である状態量（ｘ3 ）６の
変動を抑える。そのときのフィードバックゲインの分配
は運転時の観測データにより決められる。具体的には、
各偏差を微分して２乗した値を積分して得られた値でゲ
インの配分を行ない、状態量（ｘ1 ）４〜状態量（ｘ3
）６の変動幅の均等化を図っている。ここで、各偏差
を微分して２乗した値を積分するようにしたのは、各偏
差に定常偏差が生じた場合のゲインの配分計算の精度を
向上させるためである。
【００１７】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数のプロセスの各状態量の変動を均等化でき、同時に制
御性能の向上を図ることができる。
数のプロセスの各状態量の変動を均等化でき、同時に制
御性能の向上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る分布制御装置のブロ
ック図。
ック図。
【図２】同実施形態におけるフィードバック制御を説明
するための分布制御装置のブロック図。
するための分布制御装置のブロック図。
【図３】従来の分布制御装置の構成例を示すブロック
図。
図。
１…プロセス、２…既知外乱（ｄ）、３…操作量
（ｕ）、４…状態量（ｘ1 ）、５…状態量（ｘ2 ）、６
…状態量（ｘ3 ）、７…設定値、８…設定値７の出力、
９，１８，３２，３７…減算器、１０…ＰＩＤ調節器、
１１…制御偏差（ｅ）、１２，１３，１４…関数発生
器、１５…目標値（ｘ1r）、１６…目標値（ｘ2r）、１
７…目標値（ｘ2r）、１９…偏差（ｅ1 ）、２０，３
３，３８…乗算器、２１，３４，３９…積分器、２２…
出力（Ｊ1 ）、２３，３６，４２，４４，４８…加算
器、２４，２５，２６…除算器、２７…ゲイン（η1
）、２８…偏差（ｅ2 ）、２９…偏差（ｅ3 ）、３０
…ゲイン（η2 ）、３１…ゲイン（η3 ）、３５…出力
（Ｊ2 ）、４０…出力（Ｊ3 ）、４１，４３，４５，４
６…係数器、４９，５０，５１…微分器。
（ｕ）、４…状態量（ｘ1 ）、５…状態量（ｘ2 ）、６
…状態量（ｘ3 ）、７…設定値、８…設定値７の出力、
９，１８，３２，３７…減算器、１０…ＰＩＤ調節器、
１１…制御偏差（ｅ）、１２，１３，１４…関数発生
器、１５…目標値（ｘ1r）、１６…目標値（ｘ2r）、１
７…目標値（ｘ2r）、１９…偏差（ｅ1 ）、２０，３
３，３８…乗算器、２１，３４，３９…積分器、２２…
出力（Ｊ1 ）、２３，３６，４２，４４，４８…加算
器、２４，２５，２６…除算器、２７…ゲイン（η1
）、２８…偏差（ｅ2 ）、２９…偏差（ｅ3 ）、３０
…ゲイン（η2 ）、３１…ゲイン（η3 ）、３５…出力
（Ｊ2 ）、４０…出力（Ｊ3 ）、４１，４３，４５，４
６…係数器、４９，５０，５１…微分器。
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のプロセスのうちの最後のプロセス
における制御量と所定の設定値との偏差を基に前記各プ
ロセスへの操作量を演算するＰＩＤ制御器を備えた分布
制御装置において、 既知外乱の値を基に前記各プロセスの状態量を各目標値
を出力する関数発生器と、 前記各プロセスの所望の時点における各状態量と対応す
る前記各目標値との偏差を求める演算器と、 この演算器で求められた各偏差をそれぞれ微分する微分
器と、 この微分器の各出力をそれぞれ自乗する乗算器と、 この乗算器の各出力を積分する積分器と、 この積分器のすべての出力の総和に対する前記積分器の
各出力値をそれぞれ前記各プロセスにおけるゲインとし
て求め、対応する前記各偏差と乗算演算をする第１のゲ
イン乗算器と、 この第１のゲイン乗算器のすべての出力を加算する第１
の加算器と、 この第１の加算器の出力に前記複数のプロセスすべてに
係るゲインを乗算演算する第２のゲイン乗算器と、 前記ＰＩＤ制御器の出力に前記第２のゲイン乗算器の出
力を加える第２の加算器と、 を備えたことを特徴とする分布制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29412095A JPH09134203A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 分布制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29412095A JPH09134203A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 分布制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134203A true JPH09134203A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=17803557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29412095A Withdrawn JPH09134203A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 分布制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09134203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8032237B2 (en) * | 2001-06-05 | 2011-10-04 | Elverson Hopewell Llc | Correction signal capable of diminishing a future change to an output signal |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP29412095A patent/JPH09134203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8032237B2 (en) * | 2001-06-05 | 2011-10-04 | Elverson Hopewell Llc | Correction signal capable of diminishing a future change to an output signal |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |